Hydraulijärjestelmän pumppukonseptin optimointi

No Thumbnail Available

URL

Journal Title

Journal ISSN

Volume Title

Helsinki University of Technology | Diplomityö
Checking the digitized thesis and permission for publishing
Instructions for the author

Authors

Date

2004

Department

Konetekniikan osasto

Major/Subject

Koneensuunnitteluoppi

Mcode

Kon-41

Degree programme

Language

fi

Pages

85

Series

Abstract

This thesis dealt with the loading hydraulic system unit of a multi-nip calender. It compares efficiency and operating characteristics of different pump systems in order to find the best pump unit combination. The calendar cycle pressure and flow curve were defined in great detail to facilitate pump selection. The thesis also investigated loading hydraulic system layout and filtration. Due to increased actuator diameter and speed, the requirement for oil flow during stack closing was exceeded considerably, compared with the older multi-nip calenders. The flow requirement for closing stack cylinders changed when delivering with separately fixed displacement pumps, used to avoid unnecessarily large variable displacement pumps. A comparison between pump combinations revealed that most cost savings are achieved by merging circuits of relieving cylinders, keeping up pressure and rapidly opening pistons. Merging circuits also has the advantages of fewer pump units required and enhanced motor drive power levels. If customers want to compromise the stack closing speed, as in the case of a damaged pump, an even more affordable solution can be achieved by using just one spare pump unit. The thesis also studied the use of hydraulic accumulators and frequency converters in loading hydraulic systems. These applications, however, are very costly compared with conventional solutions executed with variable displacement pumps. Accumulators and frequency converters must provide other facilities they are feasible. The effect of system layout on building and pipeline flushing were considered. Savings can be achieved by connecting the hydraulic power unit and valve panels, due to reduced pipelines and less time required for flushing. Changing the high-class pressure filter of loading cylinders for heavier filters was also considered because high-class pressure filtration for massive oil flow is extremely costly. The main spindle of the proportional valve, which controls the loading cylinder, is not as susceptible to becoming blocked, due to the great control forces. The pilot valve however is rather vulnerable to contaminants, but its control oil can be taken from the circuit of the upkeep pressure.

Tämän työn tarkoituksena on ollut perehtyä monitelakalanterin kuormitushydraulijärjestelmän toimintaan ja koneikkokonseptin suunnitteluun. Työn pääpaino on ollut erilaisten pumppukombinaatioiden vertailussa kustannuksiltaan ja käyttöominaisuuksiltaan optimaalisen ratkaisun löytämiseksi. Pumppuvalintojen suorittamista varten kalanterin työkierrolle on määritetty yksityiskohtaiset paine- ja tilavuusvirtakuvaajat. Lisäksi työssä on tarkasteltu järjestelmän layoutin ja suodatuksen periaatteita. Kuormitushydraulijärjestelmän toimilaitteiden eli ala- ja kevennyssylinterien halkaisijoiden ja liikenopeuksien kasvun seurauksena telaston sulkemistilanteen tilavuusvirrantarve on lisääntynyt huomattavasti aikaisempiin kalanterimalleihin verrattuna. Jotta ajon aikana vältytään tarpeettomasti käyttämästä suurta säätötilavuuspumppua, on siirrytty tuottamaan sylinterien sulkemistilanteessa tarvitsema tilavuusvirta erillisillä vakiotilavuuspumpuilla. Pumppukonseptien vertailussa on havaittu suurimman kustannussäästön syntyvän yhdistämällä järjestelmän kevennyssylinteri-, ylläpitopaine- ja pika-avauspiiri samalle käyttöpumpulle. Yhdistämisellä saavutetaan alhainen pumppuyksikköjen lukumäärä sekä käyttömoottorien mitoituksen kannalta edulliset tehoalueet kullekin pumppuyksikölle. Asiakkaan ollessa valmis tinkimään telaston sulkunopeudesta pumppuvauriotilanteessa voidaan yhtä varapumppuyksikköä käyttämällä saavuttaa koneikon kustannusten kannalta edelleen edullisempi vaihtoehto. Konseptivaihtoehtojen yhteydessä on tarkasteltu myös paineakkujen ja taajuusmuuttajaohjauksen käytön soveltuvuutta kalanterin koneikkokonseptiin. Kyseiset sovellukset ovat osoittautuneet kuitenkin huomattavan kalliiksi perinteisiin pumppuratkaisuihin verrattuna. Akujen ja taajuusmuuttajan avulla tulisikin saavuttaa järjestelmässä muuta lisäarvoa, jotta niiden käyttäminen olisi perusteltua. Työssä on tarkasteltu järjestelmän layoutin vaikutusta kenttäputkistoon ja käyttöönoton huuhteluun. Yhdistämällä kuormitushydraulijärjestelmän koneikko ja venttiilikaapit yhdeksi toimituskokonaisuudeksi voidaan saavuttaa kustannussäästöä kenttäputkituksen vähentymisen sekä huuhteluun kuluvan kokonaisajan lyhenemisen seurauksena. Lisäksi on pohdittu järjestelmän alasylinteripiirin tarkan painesuodatuksen korvaamista karkeammalla suotimella, koska tarkan painesuodatuksen järjestäminen suurelle virtausmäärälle on hyvin kallista. Alasylintereitä ohjaavien proportionaaliventtiilien patruunatyyppinen pääkara ei ole suurten ohjausvoimien ansiosta herkkä jumiutumaan ja luistityyppisen likaherkemmän esiohjauskaran syöttöpaine on puolestaan mahdollista ottaa tarkemmin suodatetusta ylläpitopainepiiristä.

Description

Supervisor

Pietola, Matti

Thesis advisor

Kuismin, Juha

Keywords

Other note

Citation

Permanent link to this item

https://urn.fi/URN:NBN:fi:aalto-2020120450632

Collections

[dipl] Teknillinen korkeakoulu / TKK