المصاعد الهيدروليكية - تكوين وحدة الطاقة ، الجزء الثاني

تتناول هذه المقالة بعض المفاهيم الأساسية للمصاعد الهيدروليكية وتكوين وحدات الطاقة الخاصة بها.

بقلم باراغ ميهتا والدكتور فرحات سيليك

لقد قدم الجزء الأول من هذه السلسلة (ELEVATOR WORLD، ديسمبر 2010) نظرة ثاقبة حول اختيار المكونات مثل المضخة والمحرك وصمام التحكم في التدفق والأسطوانات وصمام تمزق الأنابيب. وسوف تعمل هذه المقالة الختامية كدليل في اختيار المكونات مثل الخزان الهيدروليكي والزيت ومبرد الزيت. كما تشرح هذه المقالة كيفية تشغيل وحدة طاقة المصعد بشكل صحيح لتقديم تشغيل خالٍ من المتاعب وكيف يمكن تصميم الأنابيب الهيدروليكية بشكل مثالي. بالإضافة إلى ذلك، سيتم تغطية الملحقات التي توفر المزيد من الأمان.

أهداف التعلم

بعد قراءة هذا المقال ، يجب أن تكون قد تعرفت على:
• وحدة الطاقة للمصعد الهيدروليكي
• الخزانات الهيدروليكية ومبردات الزيت والزيت لوحدة الطاقة
• اختيار الخزان الصحيح ومبرد الزيت والزيت لوحدة الطاقة
• إرشادات مهمة لتركيب وتشغيل المصعد الهيدروليكي الأنابيب في وحدة الطاقة الهيدروليكية

المقدمة

عادة ، لا يتم التفكير كثيرًا في اختيار الخزان والزيت الهيدروليكي المستخدم في وحدة طاقة المصعد. لسوء الحظ ، لدى الكثيرين مفهوم خاطئ ، مثل ، "ما هي التقنية في الخزان المعدني المصنوع من الصفائح المعدنية والزيت الهيدروليكي؟" بهذه الطريقة ، قد يتم تجاهل مبردات الزيت عند الضرورة ، ويمكن تجنب الملحقات المهمة بسبب نقص المعرفة. فقط الاختيار الخاطئ لحجم الخزان والزيت الهيدروليكي يمكن أن يسبب مشاكل في المصعد الهيدروليكي ، والذي قد يفشل في تقديمه على الرغم من أفضل المكونات من الشركات المصنعة المشهورة. إن أخذ بعض المبادئ الأساسية في الاعتبار لن يمنح وحدة الطاقة الاستقرار الحراري المطلوب فحسب ، بل يوفر في المقابل الصيانة والتشغيل الخالي من المتاعب.

ليس من غير المألوف أن يقوم مصنعو وحدات الطاقة بتسليم الأنظمة لشركات المصاعد التي ، في بعض الأحيان ، لديها خبرة قليلة أو معدومة في تشغيل المصاعد الهيدروليكية. يؤدي التعامل غير السليم مع النظام ، ونقص الحماية من الغبار في الموقع (حيث يستمر البناء) والتشغيل غير الكافي للنظام بأكمله إلى تفاقم المشاكل.

أكبر مكون لوحدة الطاقة: الخزان

الخزان الهيدروليكي يخزن الزيت. في حين أنه من السهل التفكير في الخزان على أنه حاوية مغلقة ، إلا أن هناك الكثير مما هو عليه. تتوفر أنواع وأشكال مختلفة من الخزانات ولكن الأكثر شيوعًا هو شيء مشابه كما هو موضح في الشكل 1. اعتمادًا على تصميم وحدة الطاقة وتصميمها ، يتم توفير الخزانات غير المعدنية غير المناسبة لتبديد الحرارة من قبل بعض الشركات المصنعة. يقوم الخزان الهيدروليكي بالوظائف الرئيسية التالية:

1. إسكان المضخة (وفي بعض الحالات المحرك)
2. تخزين النفط
3. تبديد الحرارة
4. يوفر مكانًا لتمدد السوائل الهيدروليكية
5. يدعم الوحدة

إن التركيبات الهيدروليكية التي لا تحتوي على غرف آلات (MRL) في قطاع المصاعد المنزلية تتراجع تدريجياً عن التركيبات التقليدية لغرف الآلات. وهنا، غالباً ما يكون الخزان مخفياً ومضغوطاً، وغالباً ما يوجد تحت سلم أو في خزانة (الشكل 2).

غالبًا ما يتم مناقشته حول حجم الخزان الذي يجب أن يكون. كقاعدة عامة ، يجب حساب حجم الخزان بمعامل يبلغ ضعفين إلى ضعفين ونصف من ناتج المضخة. هذا يعني أنه إذا كان النظام يحتوي على مضخة توفر 60 لترًا في الدقيقة ، فيجب أن يكون الخزان كبيرًا بما يكفي لاحتواء 120-150 لترًا من الزيت ، بالإضافة إلى مساحة إضافية بنسبة 10٪ للوسادة الهوائية. ومع ذلك ، يجب اختيار حجم الخزان وحجم الزيت الذي يحتفظ به مع مراعاة التوازن الحراري للنظام. يجب ألا ينخفض ​​مستوى الزيت في أي ظرف من الظروف إلى ما دون مدخل المضخة ، مما قد يتسبب في تجفيف المضخة وإنشاء تأثير الدوامة. يتم نقل الحرارة المتولدة في النظام بشكل فعال إلى البيئة من جوانب الخزان ؛ لذلك ، فإن حجم الخزان الذي يحتوي على أكبر جوانب ممكنة (على شكل منشور مربع أو مستطيل) هو الأكثر تفضيلاً. هذه لديها أكبر سطح لنقل الحرارة لكل وحدة حجم. ومن ثم ، حيثما أمكن ، يجب أن يكون شكل الخزان عميقًا وضيقًا ، وليس سطحيًا وواسعًا. يمكن تحسين تبديد الحرارة عن طريق زيادة مساحة سطح الخزان وتركيبه على الأرجل لرفع بوتومه بمقدار 150 ملم على الأقل من مستوى الأرض. يوفر هذا أيضًا خدمة سهلة وتصريف الزيت.

يتم استخدام لوحة أكثر سمكًا قليلاً للوحة السفلية ويتم استخدام الألواح الأثقل للأغطية العلوية لضمان التشغيل الخالي من الاهتزازات ، خاصةً مع المحركات الخارجية. إذا كان الخزان مصنوعًا من صفائح معدنية ، فيجب طلاء كل من الجزء الخارجي والداخلي. يمكن أيضًا منع تلطيف وحدة الطاقة في الموقع عن طريق تصميم الخزان بحيث يغطي الغطاء صمام التحكم والمكونات الأخرى في النظام (الشكل 3). يساعد هذا أيضًا في عزل النظام عن البيئة المتسخة ويجعل وحدة الطاقة هادئة.

عند تركيب المصاعد الهيدروليكية في أماكن مثل مراكز التسوق أو المطارات حيث تتعامل الوحدات مع حركة المرور الكثيفة ، سيكون من المنطقي جدًا اختيار خزان كبير الحجم يمكن أن يحتوي على المزيد من الزيت ، وبالتالي إبطاء توليد الحرارة وزيادة تبديد الحرارة للنظام . ينطبق نفس المبدأ على المناخات الدافئة ، حيث ترتفع درجة الحرارة المحيطة غالبًا في الصيف. إن تصنيع خزان أكبر وامتلاك المزيد من الزيت لن يؤدي إلا إلى استثمار أولي أكثر قليلاً ويوفر ميزة يومية كبيرة طوال دورة حياة المصعد.

السائل في وحدة الطاقة: الزيت

ينقل الزيت الهيدروليكي الطاقة الناتجة عن المضخة إلى الأسطوانة. وبالتالي ، فهي وسيلة مهمة لنقل الطاقة ، وينبغي النظر في اختيارها جيدًا. من الناحية المثالية ، يجب أن يتمتع الزيت الهيدروليكي بالخصائص التالية:

1. لزوجة مستقرة مع تغير الضغط ودرجة الحرارة
2. الخصائص الكيميائية والفيزيائية مستقرة
3. صفات جيدة لتبديد الحرارة
4. مقاومة الحريق (إذا تطلبت اللوائح)
5. خصائص تشحيم جيدة وقدرة على منع تكون الصدأ
6. معامل تمدد منخفض
7. غير سام وسهل التعامل ومتوفر بسهولة

أفضل سائل هيدروليكي لاستخدام المصعد هو سائل ذو تغير منخفض نسبيًا في اللزوجة عندما تتغير درجة حرارة الزيت. ترتبط درجة حرارة ولزوجة الزيت الهيدروليكي بشكل عكسي ؛ هذا يعني أن لزوجة الزيت تقل مع زيادة درجة الحرارة. على سبيل المثال ، الزيت المقتبس على أنه متوافق مع ISO 22 ستكون له لزوجة تبلغ 22 ملليمترًا مربعًا في الثانية (cSt) عند 40 درجة مئوية. ومع ذلك ، سيكون للزيت نفسه لزوجة حركية تبلغ 7 سنتي ست عند 80 درجة مئوية. أثناء اختيار درجة اللزوجة لنظام مصعد معين ، بدء اللزوجة عند أدنى درجة حرارة محيطة ؛ درجة حرارة التشغيل القصوى المتوقعة ؛ ويجب أن يؤخذ في الاعتبار نطاق اللزوجة المسموح به والأمثل للمضخة والمحرك وصمام التحكم. من الأفضل أن تستخدم التطبيقات التي سيواجه فيها المصعد الهيدروليكي حركة مرور كثيفة مقترنة بدرجات حرارة محيطة دافئة زيتًا بمؤشر لزوجة أعلى (VI) بعد التحقق مع الشركات المصنعة للمكونات حول مدى ملاءمته.

VI هو تمثيل أحادي الرقم لخصائص درجة حرارة لزوجة مائع. كلما زاد الـ VI ، كان التباين في اللزوجة أصغر لتغير معين في درجة الحرارة ، أو العكس. يقال إن الزيوت التي تحتوي على VI من 80 أو أكثر لها قيمة VI عالية. تعتبر الزيوت التي تحتوي على VI بين 80 و 40 ذات قيمة متوسطة ، وتلك التي تقل عن 40 لها قيمة منخفضة.

ترموستات وحدة الطاقة: مبرد الزيت

ينص القانون الأول للديناميكا الحرارية على أنه لا يمكن إنشاء أو تدمير الطاقة - ببساطة تتحول من نوع واحد من الطاقة إلى نوع آخر. في نظام المصعد الهيدروليكي ، يجب إضافة الطاقة إلى الزيت الهيدروليكي من أجل رفع السيارة إلى وجهتها. هناك حاجة إلى مصدر طاقة مثل المحرك الكهربائي لتشغيل مضخة لتحويل الطاقة الميكانيكية إلى تدفق. تولد مقاومة التدفق في النظام الهيدروليكي ضغطًا ينشط الأسطوانة ويشغلها. وبالتالي ، فإن نظام المصعد الهيدروليكي الكامل هو في الواقع نظام لنقل الطاقة.

بعض العوامل الخارجية التي يمكن أن تقلل من قدرة النظام الهيدروليكي على تبديد الحرارة هي بعض العوامل الخارجية التي يمكن أن تقلل من قدرة النظام الهيدروليكي على تبديد الحرارة. أحد الأهداف الرئيسية لتصميم وحدة الطاقة هو موازنة فقد الحرارة عند درجة حرارة زيت مقبولة عن طريق النقل الطبيعي للحرارة من الزيت إلى الأنابيب والمشغلات والخزان ، والتبديد اللاحق في الهواء. يتطلب حساب درجة حرارة التوازن الحراري (الحراري) تجميعًا رياضيًا حقيقيًا للحرارة التي تدخل وتخرج من النظام الهيدروليكي. من أجل الحصول على تقدير واقعي ، يجب حساب العديد من العوامل (الداخلية والخارجية) في وقت واحد. بعض هؤلاء هم:

1. متوسط ​​عامل الحمولة للمصعد
2. متوسط ​​عامل الرحلة
3. يبدأ متوسط ​​المحرك بالساعة
4. إجمالي وقت الرحلة

تتبدد الحرارة من النظام الهيدروليكي بطريقتين: من خلال الحمل الحراري الطبيعي والحمل القسري. بسبب التدرج الحراري ، يحدث الحمل الحراري الطبيعي عندما تنتقل الحرارة من مكونات النظام المختلفة إلى الهواء المحيط. يفضل في الحمل الحراري الطبيعي تبديد كل الحرارة الناتجة عن نظام المصعد. في هذه الحالة ، يتم إنشاء موازين الحرارة المتولدة والمشتتة بشكل طبيعي عند درجة حرارة يجب أن تكون أقل من 60 درجة مئوية لعمر أطول للزيت (الشكل 6). يمكن أن يؤدي استخدام الصمام الإلكتروني والمحرك الخارجي إلى تقليل درجة حرارة التوازن الحراري بنسبة 21٪ تقريبًا. من ناحية أخرى ، إذا لم يتمكن الحمل الحراري الطبيعي من إزالة الحرارة المتولدة ، فسوف تستمر درجة حرارة النظام في الارتفاع. عادةً ما يكون مبرد الزيت مطلوبًا عندما تكون الحرارة الناتجة عن النظام أكثر مما يمكن للنظام تبديده (الحمل القسري).

إذا تم تصميم نظام المصعد بالشكل الأمثل ، فلن تكون مبردات الزيت ضرورية بشكل عام ؛ ومع ذلك ، فإن القرار بشأن ما إذا كان يجب أن تحتوي وحدة طاقة المصعد الهيدروليكي على مبرد زيت لا يمكن تحديده إلا بعد حساب التوازن الحراري للنظام. ومع ذلك ، إذا تم استخدام مبرد الزيت ، فمن الضروري وضعه في غرفة آلة ذات تهوية مناسبة.

أنواع مبردات الزيت

مبردات زيت الهواء

تستخدم المبادلات الحرارية المبردة بالهواء بشكل عام في تطبيقات المصاعد الهيدروليكية. يقوم منظم الحرارة بتبديل دائرة التبريد وإيقافها. يمكن ضبط درجة حرارة التشغيل لملامس الثرموستات من الخارج بواسطة عجلة يدوية. يتم غمر عنصر المستشعر في الزيت. تستخدم مضخة لتوصيل الزيت الساخن من الخزان إلى المبادل الحراري. يتم تبريد الزيت هناك بواسطة مروحة تعمل بمحرك ، باستخدام عملية مماثلة لنظام التبريد المائي في السيارة. ثم يتم ضخ الزيت المبرد مرة أخرى في الخزان لاستخدامه بواسطة نظام المصعد الهيدروليكي. يتم تركيب المبادل إما على خزان الزيت أو في مكان قريب ، أو يتم تثبيته على جدار غرفة الماكينة. تعتمد السعرات الحرارية (أو كمية نقل الحرارة) على حجم المبرد. تساعد حسابات الميزان الحراري على اشتقاق كمية الحرارة التي يولدها النظام مقابل الكمية المتشتتة بشكل طبيعي. إذا كانت كمية الحرارة التي يتبددها النظام بشكل طبيعي أقل مما يولده النظام ، فيجب اختيار مبرد بمعدل نقل حرارة مناسب مناسب لتحييد الحرارة الزائدة.

مبردات الزيت المبردة

تعتبر مبردات الزيت المبردة نادرة ولكن يمكن العثور عليها أيضًا في المنشآت حيث تكون درجة الحرارة المحيطة عالية جدًا ويستخدم المصعد كثيرًا (مثل مراكز التسوق أو المستشفيات أو مراكز المعارض). يعمل مبرد الزيت المبرد بشكل كبير على مبدأ الثلاجة. يتبادل الزيت الدافئ من الخزان (الذي يتم تداوله بواسطة مضخة) حرارته ، حيث يتم تدوير المبرد في الثلاجة بواسطة ضاغط. وبالتالي ، يتم تبريد الزيت بسرعة وإعادته إلى الخزان الهيدروليكي.

تركيب وحدة الطاقة

غالبًا ما يشتمل مشروع تركيب المصعد الهيدروليكي على أكثر من شركة في العملية الكاملة. غالبًا ما تقوم الشركة التي تقوم بتثبيت المصعد في الموقع بتوفير المكونات ووحدة الطاقة من موردين مختلفين. يتم تسليم وحدة الطاقة ، جنبًا إلى جنب مع الأسطوانة وأحيانًا الملحقات الأخرى ، بواسطة مورد متخصص في تصميم مكونات النظام الهيدروليكي وتصنيعها وتجميعها. من المهم جدًا أن يفي البائعون المختلفون بشكل جماعي بمتطلبات المستخدم النهائي ويفهمون الحقائق الأساسية لمبادئ معالجة المواد والتركيب من أجل تقديم حل خالٍ من المشكلات.

غالبًا ما تؤدي البيئة المتربة والتلوث وسوء الصيانة إلى حدوث مشكلات حتى قبل تثبيت المصعد وبدء العمل. في بعض الأحيان ، يتم تسليم الوحدة والمعدات الهيدروليكية ، بينما تستمر أعمال البناء الأخرى. في بعض الأحيان ، توضع المعدات في الموقع لعدة أيام قبل أن يبدأ تركيب المصعد أخيرًا. في مثل هذه الحالة ، يجب إخفاؤها بشكل صحيح وحمايتها من البيئة.

يجب فحص الأنابيب الهيدروليكية التي يتم إجراؤها في الموقع بحثًا عن بقايا نتوءات اللحام والشظايا المعدنية المتبقية في الأنبوب إذا لم يتم شطفها بشكل صحيح. هذه الجسيمات المعدنية الدقيقة لديها القدرة على إتلاف موانع تسرب الزيت وحلقات O وفلاتر الكتلة في الدائرة ، مما قد يؤدي إلى إصلاحات واستبدالات باهظة الثمن حتى قبل التشغيل الأول للمصعد.

نظرًا لأن الخزان الهيدروليكي عبارة عن خزان زيت للنظام الهيدروليكي الكامل ، فإن أي تلوث فيه يمكن أن يصبح المصدر الأساسي لمشاكل النظام بأكمله. يجب إجراء فحص الخزان للتأكد من نظافته قبل تشغيل وحدة الطاقة. يجب ملء الخزان بالزيت فقط باستخدام المرشحات المناسبة. يمكن أن يؤدي سكب الزيت في خزان غير نظيف دون ترشيح أو التحقق من حالة الخزان إلى حدوث أعطال في النظام الكلاسيكي يمكن رؤيتها في الأشواط القليلة الأولى للمصعد. يمكن أن تتراكم الأوساخ على الكبش أثناء النقل ، ويجب تنظيف التخزين بعناية قبل تشغيل الأسطوانة لحماية موانع تسرب الزيت.

أعصاب وحدة الطاقة: الأنابيب الهيدروليكية

تربط الأنابيب والأنابيب والخراطيم الهيدروليكية المضخة بصمام التحكم وصمام التحكم بالأسطوانة وغيرها من الملحقات المستخدمة في وحدة الطاقة. يمكن للأنظمة الهيدروليكية استخدام أنابيب فولاذية أو مجلفنة ، ولكن لا ينصح باستخدام هذا الأخير ، حيث يمكن أن يتفاعل طلاء الزنك مع الزيت بطريقة غير مواتية. يجب أن تكون الخطوط ، بما في ذلك التركيبات ، قادرة على تحمل أقصى ضغط محسوب للنظام والزيادات الحادة التي تم إنشاؤها داخل النظام. من المهم جدًا أن تمتلك الأنابيب المستخدمة مساحة المقطع العرضي المطلوبة كبيرة بما يكفي للتعامل مع معدل التدفق المطلوب دون إحداث انخفاض كبير في الضغط. يمكن حساب حجم الزيت الذي يمكن أن يمر عبر الأنبوب / الأنبوب / الخرطوم في فترة زمنية معينة باستخدام المعادلة قبل تحديد قطر الأنبوب:

التدفق = 6A * V (المعادلة 1)

حيث "التدفق" هو ​​تدفق النفط بوحدة Cu.dm / m ، V هي سرعة الزيت في mps و A هي المنطقة الداخلية للأنبوب بالسنتيمتر المربع.

يتم تحديد الأنبوب من خلال سمك الجدار ورقم الجدول. نظرًا لأن تطبيقات المصاعد الهيدروليكية لا تتجاوز عادةً 100 بار من ضغط التشغيل ، فإنها تقع في نظام الضغط المنخفض إلى المتوسط ​​ويتم استخدام 80 أنبوبًا في الجدول عادةً.

يتم تصنيف أنابيب الخراطيم الهيدروليكية المستخدمة في الأنابيب حسب توافق الضغط ودرجة الحرارة والسوائل. إنها توفر المرونة وتستخدم لتوصيل صمام التحكم بالأسطوانة حيث لا يمكن استخدام الأنابيب أو الأنابيب بشكل فعال. يتم استخدام الدرجة SAE100 R2 بشكل عام في صناعة المصاعد الهيدروليكية. يجب أن يكون القطر الداخلي للخرطوم مناسبًا لتقليل فقد الضغط إلى الحد الأدنى وتجنب تلف الخرطوم بسبب توليد الحرارة أو الاضطراب المفرط.

يجب اتباع نصف قطر ثني الخرطوم الهيدروليكي بدقة وفقًا لتعليمات الشركة الصانعة ، حيث يمكن أن يؤدي عدم القيام بذلك إلى رشقات نارية يمكن أن تسبب الإصابة أو الوفاة. الجزء الأضعف من الخرطوم هو بشكل عام منطقة الإنهاء أو التركيبات الفولاذية ، والتي يتم تحريكها في النهاية. يمكن أن تكون التركيبات غير المناسبة وغير المتوافقة بنفس القدر من الخطورة أثناء التشغيل. لا ينبغي أبدًا ثني الخراطيم أو سحبها ، ولكن بدلاً من ذلك ، يجب أن يكون حجمها دقيقًا ومدعومًا بشكل صحيح ، إذا لزم الأمر.

استخدام القارنات والموصلات أمر لا مفر منه في الأنابيب. هناك بعض المفاهيم الخاطئة الشائعة حول هذه ، مثل ، "إذا كانت أداة التوصيل متوافقة مع الخرطوم الذي يفي بمواصفات SAE أو EN ، فستعمل أداة التوصيل مع جميع الخراطيم التي تلبي المواصفات." هذا ببساطة غير صحيح. عند صنع أو شراء مجموعة ، يوصى بشدة أن تأتي جميع الخراطيم والتجهيزات من نفس الشركة المصنعة. ذلك لأن التفاوتات في الأبعاد المدرجة في المعايير واسعة جدًا. قد تظل الخراطيم غير المصنعة بأبعاد مضبوطة بإحكام تفي بالمعايير ومع ذلك يصعب تجميعها وأداءها بشكل غير مرضٍ بسبب اختلافات الضغط عند الضغط على أدوات التوصيل.

خاتمة

يعد تصميم الخزان الهيدروليكي واختيار الزيت من العوامل المهمة في بناء وحدة طاقة خالية من المشاكل. يساهم هذان معًا بشكل كبير في تبديد الحرارة وعملية التبريد الطبيعية. مع اعتبارات التصميم المناسبة وغرفة آلة جيدة التهوية ، فإن المبردات غير مطلوبة بشكل عام. من الضروري إجراء حساب التوازن الحراري لنظام المصعد من أجل ضمان الأداء الأمثل ، والذي يؤتي ثماره طوال دورة الحياة الكاملة لنظام المصعد.

أسئلة تعزيز التعلم

استخدم أسئلة تعزيز التعلم أدناه للدراسة لامتحان تقييم التعليم المستمر المتاح عبر الإنترنت على www.elevatorbooks.com أو في الصفحة 181 من هذا العدد.
• ما هي المعايير المهمة في اختيار الخزان الهيدروليكي والزيت ومبرد الزيت للمصعد الهيدروليكي؟
• اذكر بعض خصائص الزيت المستخدم في المصاعد الهيدروليكية.
• ما هي العوامل التي يجب مراعاتها عند حساب التوازن الحراري للمصعد الهيدروليكي؟
• ما هي العناية التي يجب مراعاتها أثناء تركيب المصعد الهيدروليكي؟
• اشرح بإيجاز مبادئ الأنابيب الهيدروليكية.

مراجع حسابات
[1] بي ميهتا ، "المصاعد الهيدروليكية: كسر الأسطورة" EW India، الربع الثاني 2.
[2] P. Mehta ، "المصاعد الهيدروليكية - تكوين وحدة الطاقة ،" EW ، ديسمبر 2010.
[3] F. Celik and M. Kucur ، "أهمية الميزان الحراري للمصاعد الهيدروليكية ،" Elevator Technology 18: Proceedings of Elevcon 2010.