Hidrolik Asansörler – Güç Ünitesini Yapılandırma, Bölüm II

Bu makale, hidrolik asansörlerin bazı temel kavramlarını ve güç ünitelerini yapılandırmayı tartışmaktadır.

Parag Mehta ve Dr. Ferhat Çelik

Bu serinin ilk bölümü (ELEVATOR WORLD, Aralık 2010) pompa, motor, akış kontrol valfi, silindirler ve boru kopma valfi gibi bileşenlerin seçimine ilişkin fikir verdi. Bu sonuç makalesi, hidrolik tank, yağ ve yağ soğutucusu gibi bileşenlerin seçiminde bir kılavuz görevi görecektir. Bu makale ayrıca bir asansör güç ünitesinin sorunsuz bir çalışma sağlamak için nasıl düzgün bir şekilde devreye alınması gerektiğini ve hidrolik borulamanın nasıl en iyi şekilde tasarlanabileceğini açıklar. Ek olarak, ek güvenlik sağlayan aksesuarlar ele alınacaktır.

Öğrenme hedefleri

Bu makaleyi okuduktan sonra şunları öğrenmiş olmalısınız:
• Hidrolik asansörün güç ünitesi
• Bir güç ünitesinin hidrolik tankları, yağ ve yağ soğutucuları
• Bir güç ünitesi için doğru tank, yağ ve yağ soğutucusunun seçilmesi
• Hidrolik asansörün kurulumu ve devreye alınması için önemli yönergeler Bir hidrolik güç ünitesindeki boru tesisatı

Giriş

Genellikle, bir asansör güç ünitesinde kullanılan tank ve hidrolik yağı seçiminde çok az düşünülür. Ne yazık ki, birçoğunun "Yapılmış bir sac metal tank ve hidrolik yağ hakkında bu kadar teknik olan nedir?" gibi bir yanılgı var. Bu sayede gerektiğinde yağ soğutucuları ihmal edilebilir ve bilgi eksikliğinden dolayı önemli aksesuarlardan kaçınılabilir. Yalnızca yanlış tank boyutu ve hidrolik yağı seçimi, hidrolik asansörde, tanınmış üreticilerin en iyi bileşenlerine rağmen teslim edilemeyen sorunlara neden olabilir. Bazı temel ilkeleri göz önünde bulundurmak, güç ünitesine yalnızca gerekli termal kararlılığı sağlamakla kalmaz, bunun karşılığında bakım ve sorunsuz çalışma sağlar.

Güç ünitesi üreticilerinin, zaman zaman hidrolik asansörleri devreye alma konusunda çok az deneyimi olan veya hiç tecrübesi olmayan asansör şirketlerine sistemleri devretmesi nadir değildir. Sistemin yanlış kullanımı, yerinde toza karşı korumanın olmaması (inşaatın devam ettiği yerlerde) ve tüm sistemin yetersiz devreye alınması sorunlara neden olur.

Güç Ünitesinin En Büyük Bileşeni: Tank

Bir hidrolik tank yağı depolar. Bir tankı kapalı bir konteyner olarak düşünmek basit olsa da, bundan çok daha fazlası var. Farklı tipte ve formlarda tanklar mevcuttur, ancak en yaygın olarak Şekil 1'de gösterilene benzer bir şey görülür. Güç ünitesinin tasarımına ve yapısına bağlı olarak, bazı üreticiler tarafından ısı dağılımı için uygun olmayan metal olmayan tanklar sağlanır. Bir hidrolik tank aşağıdaki ana işlevleri yerine getirir:

1. Pompayı (ve bazı durumlarda motoru) muhafaza edin
2. Yağ deposu
3. Isı dağılımı
4. Hidrolik sıvı genleşmesi için bir yer sağlar
5. Üniteyi destekler

Geleneksel makine dairesi kurulumları, ev asansörü segmentinde makine dairesi olmayan (MRL) hidrolik kurulumlara yavaş yavaş yerini bırakıyor. Burada, tank genellikle gizli ve kompakttır ve genellikle bir merdivenin altında veya bir dolapta bulunur (Şekil 2).

Tankın ne kadar büyük olması gerektiği sıklıkla tartışılır. Genel bir kural olarak, tank boyutu, pompa çıkışının iki ila iki buçuk katı kadar bir faktörle hesaplanmalıdır. Bu, sistemin dakikada 60 litrelik bir pompaya sahip olması durumunda, tankın 120-150 litre yağ ve ayrıca hava yastığı için %10 ek alan içerecek kadar büyük olması gerektiği anlamına gelir. Ancak tank boyutu ve içerdiği yağ hacmi, sistemin termal dengesi göz önünde bulundurularak seçilmelidir. Yağ seviyesi hiçbir durumda pompa girişinin altına düşmemeli, bu da pompanın kuru çalışmasına ve bir girdap etkisi yaratmasına neden olacaktır. Sistemde oluşan ısı, tankın kenarlarından etkin bir şekilde ortama aktarılır; bu nedenle, mümkün olan en büyük kenarlara (kare veya dikdörtgen prizma şeklinde) sahip bir tank hacmi en çok arzu edilir. Bunlar, birim hacim başına en büyük ısı transfer yüzeyine sahiptir. Bu nedenle, mümkünse, tankın profili sığ ve geniş değil, derin ve dar olmalıdır. Isı dağılımı, tankın yüzey alanını artırarak ve tabanını zemin seviyesinden en az 150 milimetre yükseltecek şekilde ayaklar üzerine monte ederek iyileştirilebilir. Bu aynı zamanda yağın bakımının ve boşaltılmasının da kolay olmasını sağlar.

Özellikle harici motorlarda titreşimsiz çalışmayı sağlamak için alt plaka için biraz daha kalın bir plaka ve üst kapaklar için daha ağır plakalar kullanılmıştır. Tank sacdan yapılmış ise hem dışı hem de içi boyanmalıdır. Tank, kapak kontrol vanasını ve sistemdeki diğer bileşenleri kapatacak şekilde tasarlanarak güç ünitesinin yerinde temperlenmesi de önlenebilir (Şekil 3). Bu aynı zamanda sistemi kirli ortamdan izole etmeye yardımcı olur ve güç ünitesini sessiz hale getirir.

Alışveriş merkezleri veya havalimanları gibi ünitelerin yoğun trafiğin üstesinden geldiği yerlere hidrolik asansörler kurarken, daha fazla yağ içeren, böylece ısı üretimini yavaşlatan ve sistemin ısı yayılımını artıran büyük boy bir tank seçmek çok mantıklı olacaktır. . Aynı ilke, ortam sıcaklığının genellikle yaz aylarında yükseldiği sıcak iklimler için de geçerlidir. Daha büyük bir tank imal etmek ve daha fazla yağa sahip olmak, yalnızca biraz daha fazla başlangıç ​​yatırımı anlamına gelir ve asansörün kullanım ömrü boyunca önemli bir günlük avantaj sunar.

Güç Ünitesindeki Akışkan: Yağ

Hidrolik yağ, pompanın ürettiği enerjiyi silindire iletir. Bu nedenle, önemli bir enerji transfer aracıdır ve seçimi iyi düşünülmelidir. İdeal olarak, hidrolik yağı aşağıdaki özelliklere sahip olmalıdır:

1. Değişen basınç ve sıcaklık ile kararlı viskozite
2. Kararlı kimyasal ve fiziksel özellikler
3. İyi ısı dağılımı nitelikleri
4. Yangına dayanıklılık (mevzuat gerektiriyorsa)
5. İyi yağlama özellikleri ve pas oluşumunu önleme yeteneği
6. Düşük genleşme katsayısı
7. Toksik olmayan, kullanımı kolay ve hazır

Asansör uygulaması için en iyi hidrolik sıvı, yağ sıcaklığı değiştiğinde viskozitede nispeten düşük bir değişime sahip olandır. Hidrolik yağın sıcaklığı ve viskozitesi ters orantılıdır; bu, yağın viskozitesinin sıcaklıktaki bir artışla azaldığı anlamına gelir. Örneğin, ISO 22'ye uygun olarak belirtilen yağın viskozitesi 22°C'de saniyede 40 milimetre kare (cSt) olacaktır. Bununla birlikte, aynı yağın 7°C'de 80 cSt'lik bir kinematik viskozitesi olacaktır. Belirli bir asansör sistemi için viskozite derecesi seçilirken, viskozitenin minimum ortam sıcaklığında başlatılması; maksimum beklenen çalışma sıcaklığı; pompa, motor ve kontrol vanası için izin verilen ve optimum viskozite aralığı dikkate alınmalıdır. Hidrolik asansörün sıcak ortam sıcaklıkları ile birlikte yoğun trafiğe maruz kalacağı uygulamalarda, bileşen üreticileri ile uygunluğu kontrol edildikten sonra tercihen daha yüksek viskozite indeksine (VI) sahip yağ kullanılmalıdır.

VI, bir sıvının viskozite sıcaklık özelliklerinin tek haneli bir temsilidir. VI ne kadar büyükse, sıcaklıktaki belirli bir değişiklik için viskozitedeki değişiklik o kadar küçüktür veya bunun tersi de geçerlidir. VI değeri 80 veya daha fazla olan yağların yüksek VI değerine sahip olduğu söylenir. VI değeri 80 ile 40 arasında olan yağlar orta değerde, 40'ın altında olanlar ise düşük değerde kabul edilir.

Güç Ünitesinin Termostatı: Yağ Soğutucu

Termodinamiğin birinci yasası, enerjinin yaratılamayacağını veya yok edilemeyeceğini, basitçe bir enerji türünden diğerine dönüştürülemeyeceğini belirtir. Hidrolik asansör sisteminde, kabini gideceği yere yükseltmek için hidrolik yağa enerji eklenmesi gerekir. Mekanik enerjiyi akışa dönüştürmek için bir pompayı çalıştırmak için elektrik motoru gibi bir enerji kaynağına ihtiyaç vardır. Hidrolik sistemdeki akışa direnç, silindire enerji veren ve harekete geçiren basınç oluşturur. Bu nedenle, komple hidrolik asansör sistemi aslında bir enerji transfer sistemidir.

Yetersiz ayarlanmış basınç tahliye valfleri, uygun olmayan yağ viskozitesi, yüksek ortam sıcaklığı, yanlış tank konumu, yetersiz havalandırma, yetersiz tank boyutu ve tank tasarımı ve güneş ışığına maruz kalan güç üniteleri, bir hidrolik sistemin ısıyı dağıtma kapasitesini azaltabilecek bazı dış etkenlerdir. Güç ünitesi tasarımının ana amaçlarından biri, ısının yağdan borulara, aktüatörlere ve rezervuara doğal olarak aktarılması ve ardından havaya yayılmasıyla kabul edilebilir bir yağ sıcaklığında ısı kayıplarını dengelemektir. Isı (termal) dengesi sıcaklık hesaplaması, hidrolik sisteme giren ve çıkan ısının gerçek bir matematiksel toplamını gerektirir. Gerçekçi bir tahmin elde etmek için, birçok faktör (hem dahili hem de harici) aynı anda hesaplanmalıdır. Bunlardan bazıları:

1. Asansörün ortalama yük faktörü
2. Ortalama yolculuk faktörü
3. Saatte ortalama motor çalıştırma
4. Toplam yolculuk süresi

Isı, bir hidrolik sistemden iki şekilde dağılır: doğal konveksiyon ve zorlanmış konveksiyon yoluyla. Sıcaklık gradyanı nedeniyle, çeşitli sistem bileşenlerinden çevredeki havaya ısı hareket ederken doğal konveksiyon gerçekleşir. Asansör sistemi tarafından üretilen tüm ısıyı dağıtmak için doğal konveksiyon için tercih edilir. Bu durumda, daha uzun bir yağ ömrü için 60°C'nin altında olması gereken bir sıcaklıkta üretilen ve doğal olarak yayılan ısı dengeleri (Şekil 6). Elektronik bir valf ve harici motor kullanmak, termal denge sıcaklığını yaklaşık %21 oranında azaltabilir. Öte yandan, doğal konveksiyon üretilen ısıyı gideremezse, sistem sıcaklığı yükselmeye devam edecektir. Sistem tarafından üretilen ısı, sistemin dağıtabileceğinden daha fazla olduğunda (zorlanmış konveksiyon) genellikle bir yağ soğutucusu gerekir.

Asansör sistemi optimum şekilde tasarlanmışsa, yağ soğutucuları genellikle gerekli değildir; ancak hidrolik asansörlü bir güç ünitesinin yağ soğutucusuna sahip olup olmayacağına ancak sistemin termal dengesi hesaplandıktan sonra karar verilebilir. Ancak bir yağ soğutucusu kullanılıyorsa, uygun havalandırmalı bir makine dairesine yerleştirilmesi gerekir.

Yağ Soğutucu Çeşitleri

Hava Yağ Soğutucuları

Hava soğutmalı ısı eşanjörleri genellikle hidrolik asansör uygulamalarında kullanılmaktadır. Bir termostat, soğutma devresini açar ve kapatır. Termostat kontağının çalışma sıcaklığı, bir el çarkı vasıtasıyla dışarıdan ayarlanabilir. Sensör elemanı yağa daldırılır. Tanktan bir ısı eşanjörüne sıcak yağ vermek için bir pompa kullanılır. Yağ, bir otomobildeki su soğutma sistemine benzer bir süreç kullanılarak motorla çalışan bir fan tarafından soğutulur. Soğutulan yağ daha sonra hidrolik asansör sistemi tarafından kullanılmak üzere tanka geri pompalanır. Eşanjör ya yağ deposuna ya da yakınına takılır ya da makine dairesi duvarına monte edilir. Kaloriler (veya ısı transferi miktarı) soğutucunun boyutuna bağlıdır. Termal denge hesaplamaları, sistem tarafından doğal olarak yayılan miktara karşı üretilen ısı miktarını türetmeye yardımcı olur. Sistemin doğal olarak yaydığı ısı miktarı sistemin ürettiğinden daha az ise, fazla ısıyı nötralize etmeye uygun, uygun ısı aktarım hızına sahip bir soğutucu seçilmelidir.

Soğutmalı Yağ Soğutucular

Soğutmalı yağ soğutucuları nadirdir ancak ortam sıcaklığının çok yüksek olduğu ve asansörün çok sık kullanıldığı (alışveriş merkezleri, hastaneler veya sergi merkezleri gibi) kurulumlarda da bulunabilir. Soğutulmuş bir yağ soğutucusu, bir buzdolabı prensibi üzerinde çok çalışır. Tanktan gelen ılık yağ (bir pompa vasıtasıyla sirküle edilir) ısısını değiştirir, soğutucu akışkan bir kompresör tarafından buzdolabında sirküle edilir. Böylece yağ hızlı bir şekilde soğutulur ve hidrolik deposuna geri gönderilir.

Güç Ünitesinin Kurulumu

Hidrolik asansör kurma projesi, çoğu zaman tüm süreçte birden fazla şirketi içerir. Asansörü sahaya kuran şirket, genellikle bileşenleri ve güç ünitesini farklı tedarikçilerden temin eder. Güç ünitesi, silindir ve bazen diğer aksesuarlarla birlikte hidrolik sistem bileşenlerinin tasarımı, üretimi ve montajında ​​uzmanlaşmış bir tedarikçi tarafından teslim edilir. Sorunsuz bir çözüm sunmak için farklı satıcıların toplu olarak son kullanıcının gereksinimlerini karşılaması ve malzeme taşıma ve kurulum ilkelerinin temel gerçeklerini anlaması çok önemlidir.

Tozlu bir ortam, kirlilik ve yetersiz bakım, genellikle asansör kurulup çalışmaya başlamadan önce bile sorun yaratır. Zaman zaman ünite ve hidrolik ekipman teslim edilirken diğer inşaat çalışmaları devam etmektedir. Bazen ekipman, asansör kurulumunun nihayet başlamasından önce günlerce sahada kalır. Böyle bir durumda uygun şekilde gizlenmeli ve çevreden korunmalıdır.

Yerinde yapılan hidrolik boru tesisatı, uygun şekilde yıkanmadıysa boruda kalan kaynak çapakları ve metal şerit kalıntıları açısından kontrol edilmelidir. Bu ince metal parçacıkların devredeki yağ keçelerine, O-ringlere ve blok filtrelere zarar verme potansiyeli vardır ve bu da asansörün ilk çalıştırılmasından önce bile pahalı onarımlara ve değiştirmelere neden olabilir.

Bir hidrolik deposu, tüm hidrolik sistem için bir yağ deposu olduğundan, içindeki herhangi bir kirlilik, tüm sistem için birincil sorun kaynağı olabilir. Güç ünitesini çalıştırmadan önce temizlik için bir tank denetimi yapılmalıdır. Yağ, yalnızca uygun filtreler kullanılarak depoya doldurulmalıdır. Yağın filtrelenmeden veya tankın durumunu kontrol etmeden temiz olmayan bir tanka dökülmesi, asansörün ilk birkaç çalışmasında görülebilen klasik sistem arızalarına neden olabilir. Nakliye sırasında şahmerdan üzerinde kir birikebilir ve yağ keçelerini korumak için silindiri çalıştırmadan önce depolama dikkatli bir şekilde temizlenmelidir.

Güç Ünitesinin Sinirleri: Hidrolik Borulama

Hidrolik borular, borular ve hortumlar pompayı kontrol vanasına, kontrol vanasını silindire ve güç ünitesinde kullanılan diğer aksesuarlara bağlar. Hidrolik sistemler çelik veya galvanizli boru kullanabilir, ancak çinko kaplama yağ ile olumsuz bir şekilde reaksiyona girebileceğinden ikincisi tavsiye edilmez. Bağlantı parçaları dahil olmak üzere hatlar, hesaplanan maksimum sistem basıncına ve sistem içinde oluşturulan dalgalanmalara dayanabilmelidir. Kullanılan boru tesisatının, büyük basınç düşüşleri oluşturmadan gerekli debiyi idare edecek kadar geniş gerekli kesit alanına sahip olması çok önemlidir. Belirli bir süre içinde boru/tüp/hortumdan geçebilecek yağ hacmi, borunun çapına karar vermeden önce denklem kullanılarak hesaplanabilir:

Akış = 6A*V (Denklem 1)

Burada "Akış", Cu.dm/m cinsinden petrol akışıdır, V, mps cinsinden yağ hızıdır ve A, borunun santimetre kare cinsinden iç alanıdır.

Bir boru, duvar kalınlığı ve program numarası ile tanımlanır. Hidrolik asansör uygulamaları genellikle 100 bar çalışma basıncının üzerine çıkmadığından, bunlar düşük ila orta basınçlı bir sisteme girer ve normalde 80 planlı borular kullanılır.

Borulamada kullanılan hidrolik hortum boruları basınç, sıcaklık ve akışkan uyumluluğuna göre derecelendirilir. Esneklik sağlarlar ve boruların veya tüplerin etkin bir şekilde kullanılamadığı durumlarda kontrol vanasını silindire bağlamak için kullanılırlar. SAE100 R2 kalitesi genellikle hidrolik asansör endüstrisinde kullanılır. Hortumun iç çapı, basınç kaybını minimumda tutmak ve ısı oluşumu veya aşırı türbülans nedeniyle hortumun hasar görmesini önlemek için yeterli olmalıdır.

Hidrolik hortum bükülme yarıçapına kesinlikle uyulmalıdır, aksi takdirde yaralanma veya ölüme neden olabilecek patlamalar meydana gelebilir. Hortumun en zayıf kısmı genellikle sonlandırma alanı veya sonunda dövülen çelik bağlantı parçalarıdır. Uygun olmayan ve uyumsuz bağlantı parçaları çalışma sırasında eşit derecede tehlikeli olabilir. Hortumlar asla bükülmemeli veya çekilmemeli, bunun yerine dikkatli bir şekilde boyutlandırılmalı ve gerekirse uygun şekilde desteklenmelidir.

Borulamada kaplin ve konnektör kullanımı kaçınılmazdır. Bunlarla ilgili bazı yaygın yanılgılar vardır, örneğin "Bir kaplin, SAE veya EN spesifikasyonlarını karşılayan bir hortumla uyumluysa, kaplin, spesifikasyonları karşılayan tüm hortumlarla çalışacaktır." Bu kesinlikle doğru değil. Bir montaj yaparken veya satın alırken, hortum ve bağlantı parçalarının hepsinin aynı üreticiden gelmesi şiddetle tavsiye edilir. Çünkü standartlarda belirtilen boyutsal toleranslar oldukça geniştir. Sıkıca kontrol edilen boyutlarla üretilmeyen hortumlar, yine de standartları karşılayabilir, ancak kaplinler sıkıştırıldığında sıkıştırma değişimleri nedeniyle montajı zor ve tatmin edici olmayan performans gösterebilir.

Sonuç

Hidrolik tank tasarımı ve yağ seçimi, sorunsuz bir güç ünitesi oluşturmada önemli parametrelerdir. Bu ikisi birlikte ısı dağılımına ve doğal soğutma sürecine büyük ölçüde katkıda bulunur. Uygun tasarım hususları ve uygun şekilde havalandırılan bir makine odası ile, genellikle soğutuculara gerek yoktur. Asansör sisteminin tüm kullanım ömrü boyunca geri ödeyen optimum performansı garanti etmek için asansör sisteminin bir termal denge hesaplamasının yapılması gereklidir.

Öğrenme-Takviye Soruları

Aşağıdaki öğrenme-pekiştirme sorularını kullanarak çevrimiçi olarak mevcut olan Sürekli Eğitim Değerlendirme Sınavı'na çalışabilirsiniz. www.elevatorbooks.com veya bu sayının 181. sayfasında.
• Hidrolik asansör için hidrolik tank, yağ ve yağ soğutucu seçiminde önemli kriterler nelerdir?
• Hidrolik asansörlerde kullanılan yağın bazı özelliklerini veriniz.
• Hidrolik asansörün ısı dengesi hesaplanırken hangi faktörler dikkate alınmalıdır?
• Hidrolik asansör montajı sırasında nelere dikkat edilmelidir?
• Hidrolik boruların prensiplerini kısaca açıklayın.

Referanslar
[1] P. Mehta, “Hidrolik Asansörler: Efsaneyi Bozmak” EW India, 2. Çeyrek 2010.
[2] P. Mehta, “Hidrolik Asansörler – Güç Ünitesini Yapılandırma”, EW, Aralık 2010.
[3] F. Çelik ve M. Kucur, “Hidrolik Asansörler için Termal Dengenin Önemi,” Asansör Teknolojisi 18: Elevcon 2010 Bildirileri.