Заманауи өнеркәсіптік жүйелердегі сызықтық гидравликалық қозғалысты ақаулардан арылту

Гидравликалық қозғалыс жұмысын тоқтатқанда

Болат балқыту зауыттарында, ағаш кесу зауыттарында, теңіздегі платформаларда және ауыр машина жасау кәсіпорындарында гидравликалық қозғалыс жүйелері ықшам электрлік жетектен гөрі күш тығыздығы мен берік сенімділік маңызды болатын қолданбаларда әлі де басым. Алайда гидравликалық ось ауытқи, тоқтай немесе күтпеген жерден ақау бере бастағанда, ақауларды іздеу қозғалтқышты ауыстырудан немесе жетекті бастапқы күйге қайтарудан әлдеқайда күрделі болады.

Электрлік сервожүйелерден айырмашылығы, гидравликалық қозғалыс сұйықтық динамикасына, сервоклапанның әрекет етуіне және цилиндрдің дәл кері байланысына сүйенеді. Басқару контурындағы бір ғана тұрақсыздық тоқтап қалуға, механикалық зақымға немесе қауіпті өндірістік үзілістерге әкелуі мүмкін. Техникалық қызмет көрсету инженерлері мен басқару жүйелері мамандары үшін бұл жүйелердің қалай істен шығатынын түсіну олардың қалай жұмыс істейтінін түсіну сияқты маңызды.

Гидравликалық қозғалыс неге әлі де маңызды

Электрлік сервотехнология қарқынды дамып келе жатқанына қарамастан, гидравлика көптеген жоғары күшті өнеркәсіптік қолданбалар үшін әлі де таңдаулы шешім болып қала береді. Престеу жүйелері, материал тасымалдау жабдықтары, турбиналарды басқару жүйелері және ауыр позициялау осьтері әлі де гидравликалық цилиндрлерге кеңінен сүйенеді, өйткені олар ерекше төзімділікпен бірге орасан зор күш береді.

Заманауи басқару архитектуралары гидравликалық қозғалысты озық PLC және DCS платформаларымен біріктіріп, қозғалыс контроллерлерін, кері байланыс датчиктерін, диагностика мен болжамды техникалық қызмет көрсету жүйелерін тығызырақ байланыстыруға мүмкіндік береді. PLC/PAC басқару платформаларын пайдаланатын көптеген нысандар гидравликалық қозғалыс диагностикасын жалпы зауыттық автоматтандыру орталарына тікелей қосып келеді.

Сервоклапандар гидравликалық дәлдікті айқындайды

Сервоклапандар неге өзгеше жұмыс істейді

Электрлік және гидравликалық қозғалыстың ең үлкен айырмашылығы соңғы басқару элементінде байқалады. Электр жүйелері толқын пішінін басқару арқылы қозғалтқыштың айналуын реттейді, ал гидравликалық жүйелер аналогтық басқару сигналдары арқылы іске қосылатын сервоклапандар көмегімен сұйықтық ағынын реттейді.

Бұл клапандар өте қатаң дәлдік шектерінде жұмыс істейді. Тіпті аз ғана ластану, катушка тұрақсыздығы немесе золотниктің тозуы позициялауда күрделі мәселелер тудыруы мүмкін. Пропорционалды клапандардан айырмашылығы, сервоклапандар кері байланыс құрылғыларының үздіксіз түзетуі арқылы тұйық контурлы позициялауды жоғары дәлдікпен қамтамасыз етеді.

1-сурет. Дәл гидравликалық сервоклапандар тұйық контурлы сызықтық қозғалыс қолданбаларындағы сұйықтық ағынын реттейді.

Гидравликалық қозғалыстың жиі кездесетін ақауларын түсіну

Артық жүріс ақаулары көбіне тереңірек мәселелерді көрсетеді

Артық жүріс ақауы қозғалыс осі бағдарламаланған позициялық шектерден асып кеткенде пайда болады. Бұл қарапайым көрінгенімен, негізгі себеп қате масштабтауды, тұрақсыз баптау параметрлерін, істен шыққан датчиктерді немесе цилиндр тартпасындағы механикалық сырғуды қамтуы мүмкін.

Заманауи контроллерлер әдетте оң және теріс артық жүріс регистрлерін бөлек жүргізеді. Бұл инженерлерге бағытқа байланысты тұрақсыздықты оқшаулап, асимметриялық қозғалыс әрекетін тиімдірек диагностикалауға мүмкіндік береді.

Ілесу қателері жүйе тұрақсыздығын көрсетеді

Ілесу қателері туралы дабылдар цилиндрдің нақты орны берілген орыннан тым қатты ауытқығанда пайда болады. Іс жүзінде контроллер осьтің есептелген қозғалыс профилін ұстануын күтеді, бірақ нақты қозғалыс оған ілесе алмайды.

Бұл гидравликалық қозғалыс жүйелеріндегі ең маңызды диагностикалық көрсеткіштердің бірі болып қала береді, өйткені ол басқару контуры, гидравликалық қысым, клапан реакциясы және механикалық жүктеме арасындағы өзара әрекеттесу мәселелерін көрсетеді.

Жалпы себептерге мыналар жатады:

• Гидравликалық қысымның жоғалуы
• Механикалық кептелу немесе үзілген тартпа
• Зақымдалған сервоклапандар
• Цилиндр тығыздағышының ақауы
• Шамадан тыс технологиялық жүктеме
• Дұрыс реттелмеген баптау параметрлері

Ірі өнеркәсіптік нысандарда техникалық мамандар механикалық кернеу контроллердің өзі маңызды дабылдарды тіркегенге дейін-ақ үзік-үзік ақаулар туғызатынын жиі анықтайды. Ауыр ағаш өңдеу жүйелерінде, металл қалыптау престерінде және турбина жетектерінде бұл жағдай жедел үдету немесе қиғаш орналастыру кезінде жиі кездеседі.

Клапан диагностикасы құрылымдалған сынақтарды қажет етеді

Сервоклапандар өнеркәсіптік автоматтандырудағы ең қымбат гидравликалық компоненттердің қатарында қалады. Сондықтан көптеген кәсіпорындар ауыстыру алдында клапанды мұқият оқшаулайды.

Ашық контурлы сынақ әлі де ақаулықтарды жоюдың ең тиімді әдістерінің бірі болып саналады. Инженерлер мүмкін болған жағдайда технологиялық жүктемелерді алып тастап, басқарылатын аналогтік шығыс сигналдарын береді және клапанның реакциясын тікелей бақылайды. Егер клапан жауап бермесе, техникалық мамандар компоненттің өзін ақаулы деп танымас бұрын қоректендіру кернеуін де, басқару кернеуін де тексереді.

Жетілдірілген қозғалыс архитектураларын пайдаланатын зауыттар дабылдарды өңдеуді орталықтандыру және техникалық қызмет көрсету мүмкіндігін жақсарту үшін диагностиканы көбіне қозғалысты басқару және жетектер жүйелері арқылы біріктіреді.

2-сурет. Өнеркәсіптік гидравликалық цилиндрлер қозғалысты дәл басқару үшін тұрақты қысым мен механикалық теңестіруді сақтауы керек.

Кері байланыс датчиктері неге соншалықты маңызды

Сызықтық түрлендіргіштер контурды тұйықтайды

Гидравликалық позициялау жүйелері тұйық контурлы дәл жұмыс істеу үшін сызықтық түрлендіргіштерге қатты тәуелді. Бұл датчиктер қозғалыс кезінде нақты уақытта түзету енгізуге мүмкіндік беріп, цилиндрдің орнын контроллерге үздіксіз хабарлап отырады.

Тұрақты кері байланыс болмаса, ең жақсы реттелген гидравликалық осьтің өзі болжап болмайтын күйге түседі. Істен шыққан түрлендіргіш контроллерді дереу өшіру режиміне немесе ашық контурлы резервтік жұмыс режиміне ауыстыруы мүмкін.

Түрлендіргіш жоқ дабылдары

«Түрлендіргіш жоқ» қатесі әдетте датчик пен контроллер арасындағы сигналдың толық жоғалғанын білдіреді. Мәселе сымдардың істен шығуына, коннекторлардың зақымдалуына, қуат көзінің жоғалуына немесе түрлендіргіштің толық істен шығуына байланысты болуы мүмкін.

Көптеген өнеркәсіптік ортада діріл, маймен ластану және кабельдің қажуы жиі кездесетін себептер болып қала береді. Қымбат жабдықты қажетсіз ауыстырмас бұрын, ақауларды анықтау әдетте мультиметр арқылы негізгі электрлік тексеруден басталады.

Толып кету қателері датчиктің уақыт өлшеу мәселелерін көрсетеді

Магнитострикциялық сызықтық датчиктер датчик өзегі бойымен импульс жіберіп, цилиндр жинағына бекітілген магниттік маркерден қайтқан сигналдың уақытын өлшеу арқылы жұмыс істейді.

Егер шағылған импульс бағдарламаланған уақыт терезесінен асып кетсе, контроллер бұл жағдайды толып кету қатесі ретінде түсіндіреді. Бұл көбіне датчиктің істен шыққанын немесе цилиндр ішіндегі сезгіш магниттің зақымдалғанын көрсетеді.

3-сурет. Магнитострикциялық орын датчиктері тұйық контурлы гидравликалық қозғалыс жүйелері үшін аса дәл кері байланыс қамтамасыз етеді.

Шығыс қанығуы көбіне ерте ескерту белгісі болады

Шығыс қанығуы, кейде артық басқару қатесі деп аталатын бұл жағдай контроллер сұралған қозғалыс профиліне қол жеткізе алмай тұрса да, сервоклапанды үздіксіз максималды шығыспен басқаратын кезде орын алады.

Нақты пайдалану жағдайында бұл әдетте ілесу қатесі күйінің жақындағанын білдіреді. Гидравликалық қысымның тұрақсыздығы, шамадан тыс механикалық кедергі немесе ішкі ағып кету контроллерді түзету әрекетін барынша арттыруға жиі мәжбүрлейді.

Тәжірибелі техникалық қызмет көрсету топтары бұл ескертулерге байыппен қарайды, өйткені олар көбіне апатты ақаулар орын алмай тұрып пайда болады.

Гидравликалық қозғалысты басқарудағы ауқымды өзгеріс

Гидравликалық жүйелердің өзі жойылып жатқан жоқ. Керісінше, олар кеңірек өнеркәсіптік автоматтандыру экожүйелеріндегі ақылдырақ әрі өзара байланысқан активтерге айналуда. Кәсіпорындар жоспардан тыс тоқтап қалуды азайту үшін қозғалыс диагностикасын SCADA, DCS және болжамды техникалық қызмет көрсету платформаларына барған сайын көбірек біріктіруде.

Бұрын тек айналмалы машиналарға арналған күйді бақылау технологиялары енді гидравликалық жүйелердің күйін бақылауға да енгізілуде. машиналарды қорғау жүйелерімен қатар озық диагностика құралдарын енгізетін нысандар қысымның тұрақсыздығын, діріл ауытқуларын және клапандардың тозуын дәстүрлі техникалық қызмет көрсету тәсілдері мүмкіндік бергеннен әлдеқайда ертерек анықтай алады.

Өнеркәсіптік шолу: Ақауларды іздеу салааралық ойлауды қажет етеді

Гидравликалық ақауларды іздеудегі ең үлкен қателіктердің бірі — әрбір ақау тек механикаға немесе басқару жүйесіне ғана қатысты деп ойлау. Шын мәнінде, гидравликалық қозғалыс ақаулары бағдарламалық логика, электрлік жабдық, сұйықтық динамикасы және механикалық жүктеменің өзара әрекетінен туындайды.

Сондықтан ең тиімді техникалық қызмет көрсету ұйымдары басқару жүйелері инженерлерін, гидравлика мамандарын, электриктерді және механик-техниктерді біріктіретін бірлескен ақау іздеу топтарын құрады. Бұл тәсіл жорамалдарды азайтып, қымбат компоненттерді қайталай ауыстыру циклдерінің алдын алады.

Өнеркәсіптік жүйелер өзара байланысы артып, өнімділікке қойылатын талаптар өскен сайын, гидравликалық тұрақсыздықты жылдам диагностикалау қабілеті инженерлер үшін барған сайын құнды дағдыға айналады.

Дэниел Мерсер | Қозғалыс жүйелері жөніндегі аға тілші

Дэниел Мерсердің өнеркәсіптік қозғалысты басқару, электр-гидравликалық жүйелер және өндірісті жаңғырту жобалары саласында 14 жылдан астам тәжірибесі бар. Оның тәжірибесіне ауыр өнеркәсіп және энергетика нысандарында Siemens, Emerson және Rockwell Automation платформаларын іске қосуға далалық қолдау көрсету кіреді.