ЩОДО ВИКОРИСТАННЯ ЦИФРОВИХ ГІДРАВЛІЧНИХ КЛАПАНІВ У ПРОМИСЛОВОСТІ

Основний зміст сторінки статті

Владислав Анатолійович Пономарьов

Анотація

Розглянуто цифрові гідравлічні клапани, які є інноваційною альтернативою традиційним пропорційним аналоговим клапанам. Цифрова гідравліка використовує комбінацію простих, надійних і недорогих клапанів типу ON/OFF, що забезпечують високу точність управління потоком і тиском за допомогою програмованих логічних контролерів. Основна перевага таких систем полягає в зниженні енергоспоживання, оскільки вони усувають необхідність у постійній роботі насоса та не мають внутрішніх перетікань. Показано економічні переваги цифрових клапанів, включаючи зменшення початкових інвестицій завдяки їх нижчій вартості порівняно з пропорційними аналогами. Важливо, що у випадку виходу з ладу одного клапана, система залишається працездатною, оскільки відмова окремих елементів не має критичного впливу на загальну продуктивність. Особлива увага приділяється схемам кодування та методам керування, зокрема бінарному кодуванню та модуляції числа імпульсів. Бінарне кодування дозволяє значно підвищити точність регулювання при мінімальній кількості клапанів, а також забезпечує відмовостійкість системи. Використання паралельно з'єднаних клапанів, що мають широкий діапазон станів, дозволяє досягти точного керування потоками і тиском без необхідності перемикання після встановлення бажаних положень. Крім того, цифрові гідравлічні системи забезпечують високу швидкість реагування та точність керування, що робить їх ефективними для різних промислових застосувань. Подальші дослідження в цій галузі можуть призвести до впровадження нових технологічних рішень і розширення їх застосування у промисловості. Висвітлюються також технічні аспекти таких систем, зокрема широтно-імпульсна модуляція, яка є найбільш поширеним підходом до управління двоходовими клапанами. Широтно-імпульсна модуляція дозволяє досягти високої точності регулювання завдяки частотній модуляції, хоча низька частота перемикання може призвести до пульсації тиску, яку необхідно компенсувати за допомогою спеціального проєктування системи або демпферних пристроїв. Отже, цифрові гідравлічні клапани представляють собою перспективне рішення для підвищення ефективності та надійності гідравлічних систем у сучасній промисловості, з можливістю суттєвого зниження енергоспоживання та вартості експлуатації.

Блок інформації про статтю

Розділ
Прикладні дослідження
Біографія автора

Владислав Анатолійович Пономарьов, Національний технічний університет «Харківський політехнічний інститут»

Аспірант кафедри «Гідравлічні машини ім. Г. Ф. Проскури»

Посилання

Fatieieva N., Fatyeyev O., Ponomarov V. Advantages of using hydraulic equipment of modular mounting in the modernization of machine hydrosystems. Bulletin of the National Technical University "KhPI". Series: Hydraulic machines and hydraulic units. Kharkiv, NTU "KhPI" Publ., 2022, no. 1, pp. 33–41. doi: 10.20998/2411-3441.2022.1.05

Cherpakov M. I. Analitychnyy ohlyad shlyakhu ta metodiv syntezu skhem hidropnevmoahrehativ [Analytical review of the way and methods of synthesis of hydropneumatic units schemes]. Bulletin of the National Technical University "KhPI". Series: Hydraulic machines and hydraulic units. Kharkiv, NTU "KhPI" Publ., 2023, no. 1, pp. 78–81. doi: 10.20998/2411-3441.2023.1.13

Valmet. Digital hydraulics. Available at: https://www.valmet.com/ globalassets/media/downloads/white-papers/process-improvements- and-parts/wpp_digihydraulics.pdf (accessed 10.09.2024).

Zhang Q., Kong X., Yu B., Ba K., Jin Z., Kang Y. Review and development trend of digital hydraulic technology. Applied Sciences. 2020, vol. 10, no. 2, p. 579. doi: 10.3390/app10020579

Sciatti F., Tamburrano P., Distaso E., Amirante R.. Digital hydraulic valves: Advancements in research. Heliyon. 2024, vol. 10, issue 5, pp. 1-31. doi: 10.1016/j.heliyon.2024.e27264

Schepers I, Weiler D, Weber J. Optimized Pulse Modulation: A Novel Idea of a Digital Control Method for On/Off Valves. Proc. of the ASME 2011 Dynamic Systems and Control Conference and Bath/ASME Symposium on Fluid Power and Motion Control. Vol. 2 (31 October–2 November 2011, Arlington, Virginia, USA). ASME Publ., 2011, pp. 363-366. doi: 10.1115/DSCC2011-6007

Schepers I., Schmitz D., Weiler D., Cochoy O., Neumann U. A novel model for optimized development and application of switching valves in closed loop control. International Journal of Fluid Power. 2011, vol. 12, issue 3, pp. 31–40. doi: 10.1080/14399776.2011.10781035

Linjama M. On the numerical solution of steady-state equations of digital hydraulic valve-actuator system. The Eight Workshop on Digital Fluid Power (24-25 May 2016, Tampere, Finland). 2016, pp. 141–155.

Laamanen A., Siivonen L., Linjama M., Vilenius M. Digital flow control unit-an alternative for a proportional valve? Bath Workshop on Power Transmission and Motion Control (PTMC 2004). 2004, pp. 297–308.

Flugge-Lotz I., Taylor C., Synthesis of a nonlinear control system. IRE Transactions Automatic Control. 1956, vol. 1, issue 1, pp. 3–9. doi: 10.1109/TAC.1956.1100823

Tamburrano P., Sciatti F., Distaso E., Amirante R. Comprehensive numerical analysis of a four-way two-position (4/2) high-frequency switching digital hydraulic valve driven by a ring stack actuator. Energies. 2023, vol. 16, issue 21, p. 7355. doi: 10.3390/en16217355

Fatyeyev O., Fatieieva N., Poliakov V., Shyian A., Radchenko O. Design Specifics of a Built-in Diagnostic System for Hydraulic Machines. Bulletin of the National Technical University "KhPI". Series: Hydraulic machines and hydraulic units. Kharkiv, NTU "KhPI" Publ., 2023, no. 2, pp. 78–84. doi: 10.20998/2411- 3441.2023.2.12

Linjama M. Digital fluid power-state of the art. The Twelfth Scandinavian International Conference on Fluid Power (18–20 May 2011, Tampere, Finland).

Linjama M. Fundamentals of digital microhydraulic. Proc. of the 8th International Fluid Power Conf. Vol. 1 (26–28 March 2012, Dresden). Dresden, Technische Universität Dresden, Institute of Fluid Power, 2012, pp. 385–396.