أنظمة القيادة ذات التردد المتغير للمصاعد الهيدروليكية

نظرة عامة على المرونة والأنواع المختلفة لمحركات الأقراص الهيدروليكية الموفرة للطاقة

لمحة عامة

المصاعد ذات المحركات الهيدروليكية مرنة حسب التعريف. من الممكن وجود تكوينات لا نهائية تقريبًا لتصميمات المصاعد والمقصورة ، وهو تباين ملحوظ إلى حد ما مع معيار الجر الذي لا ينتج عن غرفة الماكينة بكميات كبيرة. أثار الجدل حول تغير المناخ المزيد من تركيز العملاء على كفاءة الطاقة. حتى أن البعض قفز لإعلان زوال المصعد الهيدروليكي. ومع ذلك ، من الواضح الآن أنه باستخدام النوع الصحيح من المحرك الهيدروليكي ، يمكن للنظام الهيدروليكي الحصول على كفاءة طاقة من الفئة ب.

أهداف التعلم

بعد قراءة هذا المقال ، يجب أن تكون قد تعرفت على:
لماذا تعتبر محركات الأقراص متغيرة السرعة مهمة
♦ أي نوع من محركات الأقراص متغيرة السرعة مفيد للتطبيقات المختلفة
♦ أنواع الركوب التقليدية مع التحكم الإلكتروني
كيف تختلف صمامات التحكم الميكانيكية والكهربائية في تأثيرها على نظام المصعد
تأثيرات ركوب الخيل صعودًا وهبوطًا التي يتم التحكم فيها بالتردد على نظام المصعد
ما يجب استخدامه عندما يكون توصيل الطاقة محدودًا
فوائد وتطبيقات الاستخدام للاسترداد والاسترداد الهيدروليكي
♦ أفضل طريقة للتعامل مع تردد الركوب العالي
♦ تخفيض السرعة حسب الحمل

بناءً على مناقشة عالمية حول كفاءة الطاقة ، عالج بعض مزودي محركات الأقراص الهيدروليكية هذه المشكلة من خلال إدخال محركات متغيرة التردد في نطاق منتجاتهم. يتم تقديم هذه كحل مثالي للعملاء المهتمين بالطاقة. بإلقاء نظرة فاحصة ، سوف يلاحظ المراقب الناقد والمتعلم تقنيًا اختلافات كبيرة بين العروض المختلفة. تم تصميم هذه المقالة لمساعدة القارئ المهتم على التمييز بين الأنواع المختلفة لمحركات الأقراص الهيدروليكية الموفرة للطاقة.

الحاجة إلى محركات متغيرة التردد

بصرف النظر عن استخدامها في أنظمة الجر أو الأنظمة الهيدروليكية ، تعمل محركات المصاعد ذات الجهد المتغير والتردد المتغير (VVVF) على تقليل استهلاك الطاقة أثناء الركوب. العيب هو استخدام طاقة احتياطي مرتفع نسبيًا. لا تستخدم المحركات الهيدروليكية التقليدية أي طاقة على الإطلاق أثناء الاستعداد ، وبالتالي فهي مثالية للمصاعد التي لا تستخدم كثيرًا (فئة الاستخدام 1). باستخدام الصمام الإلكتروني لشركة Bucher Hydraulics ، تم تصنيف محركات الأقراص هذه على تصنيف B وفقًا لمعيار VDI 4707 لمدة 30 عامًا. التصميمات الجديدة لأنظمة التحكم في المصاعد ومحركات VVVF لديها الآن استخدام أقل بكثير في وضع الاستعداد ؛ لذلك ، أصبحت محركات VVVF حلاً قابلاً للتطبيق عبر مجموعة واسعة من التطبيقات.

أنواع محركات التردد المتغير

محركات التردد المتغير للمصاعد الهيدروليكية ليست جديدة ، فقد تم بناؤها وتركيبها بنجاح بواسطة شركة Bucher Hydraulics في جميع أنحاء العالم منذ عام 1996. في Interlift 2009 ، قدم عدد من الشركات المصنعة الأخرى أنواعها الخاصة من محركات التردد المتغير. هناك اختلافات ملحوظة بينهما (الجدول 1).

ركوب تقليدي صعودًا وهبوطًا (النوع أ)

في محرك هيدروليكي تقليدي ، بعد إشارة البدء ، يعمل المحرك المغمور من الصفر إلى الحد الأقصى لعدد الدورات (عادةً 2,800 دورة في الدقيقة). توفر المضخة أقصى تدفق ممكن. للانتقال لأعلى من مستوى البداية والتوقف عند مستوى الوجهة ، يجب التحكم في السرعة. يتم ذلك باستخدام صمام تحكم ميكانيكي (سرعتان) أو إلكتروني (متغير السرعة) ، والذي يسمح للزيت الزائد بالتدفق مرة أخرى إلى الخزان. يتم ضخ المزيد من الزيت أكثر مما يتم استخدامه بشكل فعال. هذه الممارسة ليست فقط ضعيفة بالنسبة لكفاءة الطاقة ولكن أيضًا تسخن الزيت دون داع: يتم تحويل الطاقة إلى حرارة عندما يتم تحويل تدفق الزيت في الصمام. يؤدي تحويل الزيت في الصمام أيضًا إلى مستوى معين من الضوضاء.

في ما يلي ، سيشير التعبير "تقليدي" فقط إلى صمام يتم التحكم فيه إلكترونيًا. يعمل LRV-1 بشكل مستقل عن تقلبات درجة الحرارة أو الضغط بفضل حلقة التغذية الراجعة الداخلية الحاصلة على براءة اختراع. يمكن ضبط منحنى الركوب مرة واحدة فقط ، دون الحاجة إلى تفاوتات أو إعادة ضبط موسمي. يستخدم المصعد الهيدروليكي الذي يستخدم صمامًا إلكترونيًا طاقة أقل بنسبة 30٪ تقريبًا من نفس المصعد الذي يستخدم صمامًا ميكانيكيًا.

من المتوقع أن يصبح الصمام الميكانيكي قديمًا في المناطق الخاضعة لمعيار EN 81 من خلال اعتماد الملحق 3 لـ EN 81-2. سيصبح من الصعب للغاية تحقيق دقة التسوية المطلوبة البالغة ± 10 مم ومتطلبات التكرار. (بالمقارنة ، مستويات LRV-1 الخاصة بـ Bucher Hydraulics تصل إلى ± 3 مم.) تتميز الصمامات الإلكترونية مثل iValve بتكرار متكامل وإمكانية الوصول عن بُعد.

القيادة التي يتم التحكم فيها عن طريق التردد (جميع أنواع ب)

باستخدام محرك متغير التردد للقيادة ، يتم ضخ كمية الزيت فقط بالقدر المطلوب بشكل فعال. يتم التحكم في سرعة تركيبة المحرك / المضخة مباشرة بواسطة محرك VVVF ، ويتم استخدام نفس إشارة تدفق التدفق مثل الصمام الإلكتروني. يتميز التحكم في محرك VVVF بميزة بدء التشغيل الأسرع: يبدأ المحرك على الفور دون الحاجة إلى 2-3 ثوانٍ. ستار دلتا للتحويل. ومع ذلك ، لا يختلف تصنيف المحرك الفعلي مع محركات VVVF عن النظام التقليدي.

يتحقق الاختلاف في استهلاك الطاقة بين محركات الأقراص التي يتم التحكم فيها بواسطة محرك VVVF والمحركات التقليدية أثناء بدء التشغيل والتباطؤ. هذا يعني أنه كلما أقصر المدى الكامل للسرعة مقارنة بوقت التشغيل بالكامل (أو ، كلما كانت الركوب أقصر) ، زادت إمكانية توفير الطاقة. كما أن العدد الأقصى من الجولات بدون تبريد الزيت أعلى أيضًا.

تخفيض السرعة المعتمد على الحمل / توصيل محدود للطاقة (جميع أنواع c)

نادرًا ما تعمل معظم مصاعد الركاب المثبتة بأحمال كاملة. يشبه الجري المعتاد إلى حد كبير هذا: يتصل العميل بالمصعد الفارغ ، ثم يركب إلى الطابق الوجهة. ومع ذلك ، فإن المصعد مصمم للتعامل مع الحمولة القصوى أثناء كل رحلة. هذا يعني أن مصدر الطاقة يحتاج إلى تحديد أبعاده وفقًا لذلك. غالبًا أثناء عمليات التحديث ، يكون مصدر الطاقة في المبنى محدودًا ، وقد تكون زيادة ذلك معقدة ومكلفة. يمكن أن يكون المحدد الحالي هو الحل: إذا زاد الحمل عن عتبة محددة (على سبيل المثال: مقصورة فارغة بالإضافة إلى راكب واحد) ، يتم تقليل سرعة الركوب تلقائيًا ، وتظل المتطلبات الحالية أقل من الحد الأدنى. بهذه الطريقة ، يمكن تقليل متطلبات تغذية الطاقة بنسبة تصل إلى 40٪ مقابل متطلبات التحميل الكامل / السرعة الكاملة. محرك VVVF هو شرط أساسي لتشغيل هذا النظام.

ركوب هبوط يتم التحكم فيه بتردد المحرك (أنواع b2 و c2)

أثناء الركوب إلى أسفل ، يتم إعادة الزيت إلى الخزان من خلال المضخة ، مما يؤدي إلى تشغيل المحرك كمولد. لا يمكن استخدام الطاقة المولدة بهذه الطريقة بواسطة محرك قياسي متغير التردد ، وبالتالي يتم "حرقها" باستخدام المقاوم للفرامل أو جهاز مشابه. الفرق عند المقارنة بمحرك الأقراص التقليدي هو أن الحرارة لم تعد تذهب إلى الزيت من خلال تحويل التدفق في الصمام ولكن يمكن تشتيتها في أي مكان (على سبيل المثال ، في عمود الرفع) من خلال مقاومة الفرامل. الميزة الرئيسية هنا هي أن عدد الرحلات الممكنة دون الحاجة إلى تبريد الزيت يرتفع بشكل كبير (يصل عادةً إلى 120 رحلة في الساعة).

القيادة السفلية التي يتم التحكم فيها بتردد المحرك مع الاسترداد (أنواع b3 و c3)

أثناء الركوب إلى أسفل ، يتم تحويل الطاقة الكامنة إلى طاقة كهربائية. للقيام بذلك ، يعمل محرك المضخة كمولد. يتم تحويل الطاقة المولدة بهذه الطريقة بواسطة وحدة استرداد خاصة ويمكن بعد ذلك إعادتها إلى شبكة الطاقة. نتيجة لذلك ، يمكن استعادة 30٪ من الطاقة التي كانت ستُفقد. بدلاً من وحدة الاسترداد المنفصلة ، غالبًا ما يتم استخدام محرك التردد المتغير الذي يحتوي على وحدة الاسترداد داخل نفس العلبة.

ركوب هبوط يتم التحكم فيه بتردد المحرك مع استرداد هيدروليكي (أنواع b4 و c4)

في هذا النوع من النظام ، يتم تخزين جزء من الطاقة الكامنة في مجمع الضغط. أثناء النزول إلى الأسفل ، تُركب مضخة الضغط العالي على نفس المحور الذي تقوم فيه مجموعة المضخة / المحرك الرئيسية بضخ الزيت في مجمع ، حيث يظل مخزناً تحت ضغط مرتفع. بالنسبة للقيادة الأعلى ، يتم تحرير الضغط لمساعدة المحرك الرئيسي على تشغيل المضخة الرئيسية. يسمح هذا النظام بتوفير آخر للطاقة بنسبة 30٪ مقابل استخدام الطاقة لمحرك VVVF القياسي. فقط الحمل يتطلب طاقة إضافية. لا يوفر هذا النظام المتطور الطاقة من خلال الثقل الموازن الهيدروليكي فحسب ، بل يعمل أيضًا مع محرك أصغر ، وبالتالي يتطلب تغذية أقل للطاقة.

أسباب استخدام المحركات ذات التردد المتغير مع وحدات القدرة الهيدروليكية

في القسم السابق ، رأينا أن هناك العديد من الطرق المختلفة لاستخدام محركات التردد المتغير. كل نوع له تطبيقه الخاص ، مع اختلاف الوزن والمساحات الرمادية بينهما. يساعد الشكل 2 العميل على تحديد نوع محرك الأقراص المناسب لتطبيقات معينة.

عدد الرحلات:

ترددات ركوب عالية

تشمل وحدات التردد العالي أنواع b2 و b3 و b4 و c2 و c3 و c4. تطبيقاتها في المطارات ، ومحطات السكك الحديدية ، ومراكز التسوق ، والمستشفيات ، والفنادق ، وما إلى ذلك. يساعد محرك التردد المتغير في الوصول إلى تردد ركوب عالي بطريقتين:

الركوب: لا مزيد من تحويل الزيت أثناء بدء تشغيل المصعد وتباطؤه

الركوب إلى أسفل: لا تدخل الحرارة المتولدة إلى الزيت باستخدام المحرك كمولد.

في السابق ، تم استخدام مبردات الزيت لهذا النوع من التطبيقات. للوهلة الأولى ، يبدو أن هذا هو الحل الأقل تكلفة. ومع ذلك ، تتطلب مبردات الزيت هواءً نقيًا أو حتى باردًا لتعمل بشكل صحيح. لذلك ، يجب على المستخدم توفير تهوية أو تكييف هواء في غرفة الماكينة ، حسب الظروف البيئية. مبردات الزيت صاخبة أيضًا ، وتتطلب مساحة وتستخدم الطاقة. تعتقد شركة Bucher Hydraulics أن استخدام محرك متغير التردد هو الحل الأكثر فعالية من حيث التكلفة على المدى الطويل.

لا يعد تسخين الزيت هو المشكلة الوحيدة لهذا النوع من التطبيقات عالية التردد. يجب تحديد أبعاد وحدة الطاقة نفسها وجميع مكونات النظام الأخرى بشكل صحيح للحمل الإضافي. من غير المسؤول استخدام نظام تقليدي وإضافة محرك VVVF ببساطة. المضخة ، على سبيل المثال ، لها أحمال مختلفة جدًا عند الضخ لأعلى كما هو الحال عند قيادة المحرك كمولد ؛ يجب أن يؤخذ هذا في الاعتبار عند اختيار المواد والتصميم. هناك اختلافات كبيرة بين العروض المختلفة في السوق ، لذلك يجب إجراء مقارنات فردية.

كفاءة إستهلاك الطاقة

يمكن تحقيق كفاءة الطاقة في جميع التركيبات المناسبة للمحركات الهيدروليكية ، بما في ذلك جميع أنواع b و c. العامل الحاسم هو أنه أثناء الصعود ، يتم ضخ كمية الزيت فقط كما هو مطلوب بالفعل (لا يوجد تجاوز للصمام). مقابل نظام الصمام الميكانيكي التقليدي ، يمكن توفير ما يصل إلى 60٪ من الطاقة. كلما كانت الرحلة أقصر ، تم توفير المزيد من الطاقة.

يمكن أن يساهم الركوب السفلي في كفاءة الطاقة فقط إذا تم تخزين الطاقة الكامنة للمصعد ، ثم إعادة استخدامها جزئيًا أو كليًا للركوب اللاحق. هذا ممكن فقط باستخدام نوع c4. بالمقارنة مع نظام الصمامات الميكانيكية التقليدية ، يمكن تحقيق وفورات في الطاقة تصل إلى 80٪.

يمكن أن تؤدي إعادة تغذية الطاقة إلى الشبكة أثناء الركوب السفلي (أنواع b3 و c3) إلى زيادة كفاءة الطاقة ، وإن كان ذلك بشكل غير مباشر ، حيث لا يمكن استخدام الطاقة في الرحلة التالية. يمكن استخدام الطاقة داخل المبنى للمستهلكين الآخرين (في الإضاءة والتدفئة وتكييف الهواء وتشغيل أجهزة الكمبيوتر وما إلى ذلك). فقط في حالات نادرة سيسمح مشغل الشبكة بتغذية مرتدة الطاقة إلى الشبكة نفسها.

الحد من السرعة المعتمدة على الحمل / المحدد الحالي

إذا كانت هناك قيود على مصدر الطاقة المتاح ، باستخدام ثقل موازنة هيدروليكي (أنواع b4 أو c4) أو تقليل السرعة حسب الحمل (جميع أنواع c) ، يمكن تحقيق سرعات مناسبة مع كابينة محملة جزئيًا (أو حمولات أعلى في الأصل سرعة). يتم استخدام ثقل الموازنة الهيدروليكي عندما يكون تردد الركوب العالي مطلوبًا على الرغم من محدودية إمدادات الطاقة ؛ على سبيل المثال ، عند تحديث المصاعد لمحطات السكك الحديدية أو الفنادق. إذا لم يكن تردد الركوب يمثل مشكلة ، فيمكن استخدام نوع محرك الأقراص C1 المتغير التردد "الأعلى فقط" الأكثر فعالية من حيث التكلفة. تُستخدم هذه الأنواع من التركيبات بشكل عام في مشاريع التحديث ذات الإمداد المحدود للطاقة.

ملخص

نظرًا لتنوع التطبيقات ، يلزم وجود أنواع مختلفة من المحركات الهيدروليكية. لا تشتت انتباهك بعبارات مثل "الأداء الأمثل" ؛ يجب اختيار نوع محرك الأقراص بعناية.

أسئلة تعزيز التعلم

استخدم أسئلة تعزيز التعلم أدناه للدراسة لامتحان تقييم التعليم المستمر المتاح عبر الإنترنت على www.elevatorbooks.com أو في الصفحة 127 من هذا العدد.
♦ هل يوفر التحكم في التردد الطاقة لمصعد سكني منخفض الاستخدام؟ لا - هنا ، من الأفضل استخدام محرك هيدروليكي بدون تحكم في التردد. عادةً ما يكون استهلاك الطاقة الاحتياطية لمحول التردد أعلى من طاقة المحرك المحفوظة.
♦ لماذا الصمام الميكانيكي أدنى من الصمام المتحكم به إلكترونيًا؟ تتميز الصمامات الميكانيكية بدقة تسوية أقل ، وهو منحنى الركوب الذي يختلف باختلاف تقلبات الحمل ودرجة الحرارة (خاصة مع الزيت الساخن) ويحتاج إلى طاقة محرك أكثر بنسبة 30٪.
♦ ما فائدة تقليل السرعة المعتمد على الحمل؟ حتى مع وجود مصدر طاقة محدود ، يمكنك تجهيز المصعد بمحرك هيدروليكي حديث (سريع). ستكون الرحلة أبطأ قليلاً فقط في الحالات النادرة التي يكون فيها حمولة كاملة.
♦ ما أسباب استخدام التحكم في التردد للمصاعد الهيدروليكية؟ من الممكن أن يكون هناك عدد أكبر من المشاوير في الساعة ، وستكون هناك كفاءة أعلى في استخدام الطاقة ويمكن أن تكون إمدادات الطاقة محدودة.
♦ هل يمكن استخدام الطاقة "المُنتَجة" أثناء التدفق السفلي للمصعد الهيدروليكي؟ نعم ، يمكن تخزين الطاقة الكامنة (في مجمع) أو إعادتها إلى شبكة الطاقة.