서보 모터 제어 고압 및 대형 흐름 듀얼 펌프 유압 전력 시스템
November 23, 2023
서보 모터와 정량 펌프로 구성된 유압 전원은 에너지 절약 효과가 우수합니다. 서보 모터의 사용으로 인해이 시스템은 빠른 응답 속도, 고압 및 유량 제어 정확도의 특성을 갖습니다. 서보 모터의 속도는 스로틀 링 손실없이 시스템의 흐름 수요에 따라 다릅니다. 이 시스템은 긴 압력 유지 및 냉각 시간을 갖는 제품을 억제 할 때 에너지 절약 효과가 매우 중요합니다.
현재 대규모 고급 유압 프레스는 에너지 절약 및 정확도에 대한 요구 사항이 점점 높아 지지만 전통적인 서보 모터 펌프 제어 시스템은 모터 용량과 펌프 변위에 의해 제한되어있어 고압 및 대형의 설계 요구 사항을 달성하기가 어렵습니다. 흐름.
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이 연구는 대형 유압 프레스에서 서보 모터 제어를 사용할 때 고압 및 고 유량 출력에 대한 설계 요구 사항을 해결하기 위해 고압 메인 펌프와 저압 보조 펌프의 조합을 사용하는 것을 제안합니다.
1. 서보 모터 펌프 제어 시스템의 에너지 절약 분석
1.1 서보 모터 펌프 제어 시스템의 응용 상태
현재, 밸브 제어 유압 시스템은 여전히 전통적인 저급 프레스 산업에서 널리 사용되며, 전원은 일반적인 고정 주파수 모터와 정량 펌프입니다. 주요 단점은 가공 정확도의 제어 가능성이 좋지 않아 정확한 가변 압력과 가변 속도 프레스 작업을 수행하기가 어렵고 특수 프로세스 요구 사항으로 가공을 처리하기가 어렵습니다. 또한이 시스템은 언로드 또는 오버플로로 인해 압력 유지 및 대기와 같은 공정 중에 상당한 에너지 소비를 발생시켜 에너지 효율이 낮고 운영 비용이 높아집니다.
위의 문제를 해결하기 위해 서보 모터 제어 기술과 유압 기술의 유기적 조합은 서보 모터 제어의 많은 장점을 활용하여 전통적인 유압 시스템을 크게 최적화 할 수 있습니다. 서보 모터 펌프 제어 시스템을 통해 유압 시스템의 제어 정확도를 개선하고 유압 오일 회로를 단순화하고 유압 시스템의 에너지 소비를 줄이고 소음 공해를 줄이고 시스템 효율성을 향상시킬 수 있습니다. .
1.2 대형 유압 프레스에 적용되는 서보 펌프 제어 시스템의 에너지 절약 분석
현재 서보 모터 펌프 제어 기술은 사출 성형기 및 벽돌 제조 기계와 같은 고출력 유압 장비에 적용되었으며 에너지 절약 효과가 우수합니다. 그러나 특정 유압 장비에 적용될 때 전원에 대한 유압 시스템의 높은 유량 및 압력 요구 사항으로 인해 현재 서보 모터 구동 단일 유압 펌프 모드는 기술 요구 사항을 충족하기가 어렵습니다.
예를 들어, 대형 유압 프레스는 빠른 하강 스트로크 동안 큰 흐름 출력을 제공하기 위해 유압 전원이 필요하며, 흐름 요구 사항은 300 l/min입니다. 동시에, 유압 프레스 작동 중 전원의 압력 출력에 대한 요구 사항이 있으며, 일반적으로 약 25 MPa에 도달합니다.
고압 및 고 유량 유압 프레스에 서보 모터 제어 기술을 적용하면 에너지 절약 효과가 매우 중요합니다. 따라서 서보 모터에 의해 제어되는 고전압 및 고 유량 전원을 개발하기위한 매우 실용적인 수요가 있습니다. 그러나 고압 및 고 유량 펌프의 제조 비용은 높아서 산업 홍보를 달성하기가 어렵습니다. 따라서이 연구는 일련의 이중 펌프를 사용하여 고압 및 고 유량 유압 전력 시스템을 형성하는 계획을 제안합니다.
2. 서보 모터로 제어되는 듀얼 펌프 유압 전력 시스템 설계
2.1 대규모 유압 전원에 대한 수요 분석
대형 유압 프레스 작동의 실제 상황에서 빠른 전진 단계에서 시스템의 저항은 중요하지 않습니다. 그러나 대형 유압 프레스의 주유 실린더의 큰 직경으로 인해 오일 공급을위한 보충 오일 탱크가 있지만 전원의 유량에 대한 수요는 여전히 큽니다. 따라서, 빠른 전진 동안 유압 전원에 대한 수요는 일반적으로 큰 흐름과 작은 압력입니다. 작업 과정에서 시스템은 저항력이 높지만 슬로우 모션 속도를 갖습니다. 현재 유압 전원에 대한 수요는 작은 흐름과 고압입니다. 동시에, 가공 제품의 품질을 보장하기 위해, 고급 유압 프레스는 위치 정확도 및 압력 정확도에 대한 높은 요구 사항을 갖습니다. 따라서 폐 루프 제어를 위해 압력 및 흐름의 피드백을 도입해야합니다.
유압 프레스를 형성하는 큰 희토류 영구 자석 분말의 수요를 예로 들어 전원 공급원은 최대 25 MPa와 최대 300 l/min의 최대 유량이 필요합니다.
2.2 서보 모터로 제어되는 이중 펌프 유압 시스템의 구조 설계
도 1에 도시 된 바와 같이, 서보 모터로 제어되는 고압 및 고유 듀얼 펌프 유압 전력 시스템은 주로 컨트롤러, 서보 모터, 메인 펌프 pH, 보조 펌프 PL 결합 밸브 블록 및 기타 전기 액세서리로 구성된다.
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컨트롤러는 주로 가변 주파수 모터의 토크 T 및 속도 N을 제어하기 위해 호스트로부터 압력 P1 흐름 명령 Q1을 수신하여 펌프 출력 압력 P0 및 Flow Q0을 제어합니다. 펌프 콘센트의 압력 센서는 압력 신호를 컨트롤러로 공급합니다.
동시에 모터의 속도는 인코더를 통해 컨트롤러로 공급되며 펌프의 변위 V와 실시간 속도로 실시간 유량 Q (Q = VN)를 계산할 수 있습니다. 모터의 n. 이 시스템을 통해 펌프의 출력 압력 및 유량은 시스템 요구 사항에 따라 호스트가 실시간으로 설정할 수 있으며 압력 및 흐름 피드백에 따라 자동으로 조정할 수 있습니다.
메인 펌프 pH 및 보조 펌프 PL의 합류/전환 상태는 또한 호스트에 의해 신호를 받고, 컨트롤러에 의해 제어되는 합류 밸브 블록의 솔레노이드 밸브를 통해 전환된다. 시스템 전원 공급 장치는 380 V/50 Hz 3 상 AC이며 컨트롤러 및 서보 모터 팬에 전원을 공급해야합니다. 제동 장치와 제동 저항은 서보 모터의 재생 제동 중에 생성 된 역 에너지를 소비하도록 설정되었습니다.
2.3 이중 펌프 합류 및 분할 흐름을 통한 고압 및 고 유량 제어를 달성하는 방법
고압 및 고 유량 출력 요구 사항을 달성하기 위해이 시스템은 일본의 삼성에서 맞춤화되고 생산 된 듀얼 기어 펌프를 사용하여 고압 메인 펌프 (PH)와 저압 보조 펌프 (PL)의 조합을 채택합니다.
고압 메인 펌프의 정격 압력은 25 MPa이며, 54 ml/r의 변위가 있으며 저압 펌프 보조 펌프의 정격 압력은 46 mL/r의 변위와 함께 18 MPa입니다. 빠른 전진 및 기타 단계에서 메인 펌프 및 보조 펌프는 유압유를 함께 출력하여 높은 유량 출력의 목표를 달성합니다. 시공 과정에서 보조 펌프는 언로드되어 주 펌프에서만 출력됩니다.
도 2에 도시 된 바와 같이, 주 엔진이 고압 출력이 필요한 경우, 주 펌프 pH는 회로에 별도로 연결된다. 1YA 전자기 방향 밸브 밸브 SOL 1의 1은 통전되고 방향 밸브는 올바른 위치에 있습니다. 메인 펌프 pH의 고압 오일은 P 및 밸브 포트를 통해 유압 제어 단방향 밸브의 제어 오일 포트에 연결되며 유압 제어 일원 밸브는 역전 전도에 있습니다. 현재 보조 펌프 PL은 유압 제어 단방향 밸브를 통해 언로드되며 주 엔진 유압 시스템에 참여하지 않으므로 전환 상태를 나타냅니다.
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메인 엔진이 빠른 전진을 위해 큰 흐름 출력이 필요한 경우, 컨트롤러는 메인 엔진 합류 신호 D1을 수신하고 1ya를 제어하여 전원을 끄려면 Confluence 밸브 블록에서 전자기 방향 밸브 SOL 1이 중간 위치로 이동합니다. 중간 위치의 O 자형 기능으로 인해 밸브 포트 P 및 A는 분리되고 유압 제어 일원 밸브는 반대 방향으로 닫힙니다. 이 시점에서, 보조 펌프 PL은 범용 일원 밸브를 통해 주 펌프 pH와 결합되며, 주 펌프 pH 및 보조 펌프 PL은 모두 메인 엔진 유압 시스템에 출력되므로 합류 상태를 나타냅니다.
3. 실험 설계
큰 흐름 및 고압 유압 프레스에 적용되는 유압 전력 시스템의 성능을 확인하기 위해이 시스템은 유압 프레스를 형성하는 큰 희토류 영구 자석 분말에로드되었습니다. 유압 프레스의 메인 오일 회로의 유압 회로가 그림 3에 나와 있습니다.
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주 엔진의 유압 시스템에서, 솔레노이드 밸브 SOL3은 플러그인 밸브 1과 협력하여, 주로 가압 공정 동안 주로 메인 실린더에 오일을 공급합니다. 솔레노이드 밸브 SOL 4는 플러그인 밸브 2와 결합되어 메인 오일 실린더를 내릴 수 있습니다. 솔레노이드 밸브는 2 개의 보조 오일 실린더의 상승과 하락을 제어합니다. 또한 솔레노이드 밸브 SOL 2가 왼쪽 위치에 연결되면, 즉 피스톤로드가 상승하면 메이크업 탱크의 유압 제어 일원 밸브가 반전되고 메인 실린더의 유압 오일이 메이크업 탱크.
이 연구의 서보 모터 펌프 제어 유압 유닛은 그림 4에 나와 있습니다. 그림 4a는 서보 모터 펌프와 합류 밸브 블록으로 구성된 유압 유닛을 보여줍니다. 그림 4b는 유압 시스템의 압력 및 유동과 같은 신호 및 전자 제어 시스템의 전류 및 전류와 같은 신호를 수집하는 데 사용되는 신호 획득 단위를 보여줍니다. 그림 4c는 서보 모터 펌프의 전자 제어 장치를 보여줍니다.
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이 실험은 주로 여러 단계를 포함하여 일반적인 유압 프레스 워크 플로우를 기반으로합니다. 주로 흐름이 결합 (빠른 전진), 단일 흐름 아래로 (느린), 압력, 메인 실린더 언 로딩 및 결합 흐름 (빠른 뒤로)을 포함합니다. 각 단계에서 주 엔진의 압력 명령, 유량 명령, 이중 펌프 합류 명령 및 유압 프레스 메인 실린더 스트로크 다이어그램이 그림 5에 나와 있습니다.
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공정의 각 단계에서, 주요 유압 회로에서 솔레노이드 밸브의 작용이 표 1에 나와있다.
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이 실험에서, 고속 다운 (AB), 고속 업 (CH) 및 느린 (HI) 프로세스 동안 두 펌프는 결합 된 흐름 상태에 있으며 유압 시스템은 흐름 제어에 응답합니다. 호스트의 흐름 명령; 중간 속도 (BC)로 내려갈 때 듀얼 펌프는 단일 유량 상태에 있지만 유압 시스템은 여전히 유량 제어하에 있습니다. 다른 프로세스에서, 듀얼 펌프는 메인 펌프로 독립적으로 작동하며 시스템은 호스트의 압력 명령에 응답하도록 압력을 제어합니다.
위에서 언급 한 대규모 유압 프레스 에서이 유압 전력 시스템을 유압 소스로 적용하면 하나의 작업주기 동안 압력 및 흐름 응답을 모니터링하는 것이 결론됩니다.
측정 결과로부터, 고속 하류 (AB) 동안 두 펌프의 결합 된 출력이 300 l/min에 도달하여 최대 유량에 대한 설계 요구 사항을 충족한다는 것을 알 수 있습니다. 느린 (CD) 동안, 메인 펌프 pH 만 작동하는데 효과적이다. 모니터링은 유량이 낮은 유속 (5L/분)에서 안정적이며 낮은 유량 상태는 작동 중에 안정적임을 보여줍니다. 압력 제어 측면에서, 재료 형성의 고압 압축 (EF) 단계 동안, 25 MPa 고압 값의 설계 요구 사항이 달성되었다. 또한, 고압 압축시 압력 오버 슈트는 매우 작기 때문에 높은 압박 정확도를 보장 할 수 있습니다.
서보 모터 속도의 모니터링 결과에서, 중간 압력 압력 (DE) 및 고압 가압 (EF) 중에 모터 속도가 잘 반응한다는 것을 알 수 있습니다. 측정 된 압력과 결합하여 우수한 제어 효과가 달성되었습니다. 마스터 실린더 (FG)의 언로드 단계에서 서보 모터는 빠르게 반전되어 언로드를 달성합니다. 현재 모터의 발전에 의해 생성 된 역전 전류는 컨트롤러와 반대 방향으로 출력되며 컨트롤러에 연결된 제동 저항 및 제동 장치는이 에너지를 흡수합니다.
요약하면, 그것은 그것을 볼 수 있습니다.
(1) 고압 메인 펌프와 저압 보조 펌프의 조합은 다른 시간에 고 유량 또는 고압 유압 전원에 대한 시스템의 출력 요구 사항을 충족시킬 수 있습니다.
(2) 서보 모터를 사용하여 듀얼 펌프를 제어함으로써 고압 및 큰 흐름 출력의 요구 사항을 충족하면서 작은 흐름 특성이 안정적이며 압력 제어 정확도가 높기 때문에 고정밀 유압 프레스의 요구 사항을 충족시킬 수 있습니다.
(3) 압력 유지 공정에서 보조 펌프를 언로드하고 고압 및 저속으로 메인 펌프를 실행하는 것은 상당한 에너지 절약 효과가 있습니다.
