伺服泵给液压系统最终用户的边缘

用伺服精度替换固定转速泵可降低噪音，提高响应能力，并可减少高达90%的能源成本。

在今天的市场中，完成工作不再足够了。如果您是制造商或OEM，您需要您可以获得的每个优势。为了回复衰退，您可能已经剥离了您的运营，重新击退了您的库存，并从供应链中击打了可能的每一点余量。现在，您需要您的设备以尽可能低的成本提供最佳性能。如果您使用液压系统，例如在金属成型或注塑成型中，您将运气。通过简单地从固定速度泵切换到伺服电动机驱动的泵，您可以降低运营成本并提高产品质量，同时降低噪音（见图1）。让我们仔细看看如何。

节约能源
在传统的液压系统中，固定速度电动机驱动泵，该泵将液压油从储存器循环到液压缸。为了保持油循环，泵需要不断运行，即使当执行器静止时，即使在静止状态下也需要消耗的能量。

液压系统中的泵通常由感应电机驱动，这比伺服设计中使用的永磁电机效率低。感应电动机必须吸取电流以产生使转子转动所需的磁场。当运行速度低于额定速度时，效率也会降低。

“一个感应电机有一个甜蜜的地方，如果你没有在那个甜蜜的地方运行，那么你正在使用过度的磁化电流并产生热量，”低压驱动器的营销经理克伦斯经理说，西门子工业公司(格鲁吉亚诺)。过多的电流消耗要花费金钱，而过多的热量在最低限度下会带来成本和热管理形式的复杂性，在最坏的情况下会导致早期故障。

当然，如果您正在阅读这篇文章，您可能对这些问题有第一手的了解。你需要的是一个解决方案。混合电液系统利用了液压的功率密度和机电技术的响应性和节能。与固定转速泵中使用的感应电机不同，伺服泵中使用的永磁电机同步运行，没有任何延迟。更棒的是，它们能在不同的速度范围内高效运行。Kerns说:“有了伺服泵，你就不需要持续循环的液压流体。“基本上，当你需要压力时，马达就会启动并运行，而且响应时间要快得多。”

这意味着，当液压执行机构是静止的时候，你不会花钱去操作泵的全速。事实上，分析表明，随着时间的推移，传统液压系统的成本将远远高于使用伺服泵的混合版本(见图2)。

“最终用户可以节省与全电机机器非常相似的节能，”区域工厂自动化销售经理Monte Swinford说博世力士乐(霍夫曼地产,伊利诺斯州)。“如果他们运行相同的部件，相同的周期，他们将看到显著的节省。我有一个客户看到能源使用量减少了90%。”

伺服电机提供的即时响应，使执行机构的操作更加迅速和确定，使它很适合应用，如冲床。这些解决方案还包括更简单、占地更小的系统，同时结合了具有实时诊断功能的智能驱动器等增值设备(见图3)。伺服泵在执行机构的使用可以消除长液压软管的需要，这是容易泄漏或破裂。

动态系统的例子
像注塑这样的应用都能从这项技术中获益。例如，在橡胶注射成型过程中，当橡胶填充模具的所有角落和缝隙时，需要施加压力，然后在一段时间内保持在一个设定的水平。在一个由固定转速泵运行的系统中，电机会一直运行，消耗能量并产生热量，即使它只是保持压力。使用伺服泵，电机的保持扭矩足以产生所需的压力。“因为你使用的是永磁伺服电机，电机上几乎没有电压，”应用工程总监Raymond Seifert说，Baumueller Nuermont集团。（温莎，CT）。“因此，即使您可能必须维持保持电流，您使用的实际功率也很小。”

事实上，基于电机占空比计算这种应用的能源消耗和成本显示出伺服驱动设计的明显优势。Seifert说:“客户对这个原型很满意，可以证明成本是合理的。”“他们现在正在考虑改装更多的机器。”

作为伺服电机驱动泵技术的一个分支，开发了一种采用双泵设计的新型混合动力电液压机。该方法允许双向泵送液压流体，使客户能够将现有的液压机储液器的尺寸缩小到液压回路中的一个蓄能器。更少的部件和更少的油意味着更小的占地面积，更低的系统成本，更好的产品，更少的泄漏机会，更少的钱花在购买和处理液压油。

当然，缩小油量确实增加了热管理的重要性。较小的油量意味着它更快地加热。当温度过高时，泵可能会失败。为了防止这种情况，可能需要在液压回路中添加辅助冷却以确保温度保留在控制下。

制造更好的产品
伺服泵带来的好处不仅仅是节省成本。闭环反馈提供的控制水平导致更精确的运动。相比之下，传统的液压系统甚至可能不使用驱动，更不用说反馈了。他们可以简单地使用一个带有简单的开/关开关的电机，以恒定速度运行。伺服泵的闭环反馈使系统能够提供应用所需的准确扭矩或速度，并立即完成。

Kerns说:“即使你使用的是标准感应电机驱动，在使系统达到一定压力时，仍然有延迟的因素。”“通常情况下，你会看到液压系统甚至没有数字反馈回路，只有常规模拟回路。伺服电机的最大好处是响应时间，事实上，你可以将这些电机运行到非常非常高的rpm，以更快地到达你需要的地方。”

这种级别的精细控制可以使金属形成等应用。当金属变形成形时，必须略微弯曲，使得它将在反冲后呈现正确的形式。为获得最佳结果，只能在最后毫米或两项运动中应用全力。伺服泵能够更准确地控制液压执行器的运动，从而创造更好的质量零件。

（靠近）沉默的伺服声音
虽然系统成本和性能很重要，但现代工业环境对机器设计和操作施加了其他挑战。特别是如果您参与汽车制造业等行业，则面临工作条件的规定。在这里，伺服电机也为传统的固定速度泵设计提供了卓越的解决方案，凭借其耳语的悄悄的性能。“当客户承担风险并使变化发生变化时，他们的下巴只会逐渐下降，他们的新机器有多安静，”Swinford说。他注意到，这种表现不仅适用于最终用户，而且对OEM有利。“我有一个客户在过去的三年里一直保持了他们的工厂，因为他们的最终用户对他们不断订购新机器来取代现场的新机器时非常兴奋。他们中的大多数都在机器上有闪烁的灯光让客户知道权力。“

尽管技术可能很有趣，但重要的是要记住，系统的性能只与设计方法一样好。Swinford说:“这不是你随便拼凑起来的东西，最好的做法是从一张干净的纸开始。当然，你可以在现有产品上添加一些东西，让它发挥作用，但在全球市场上，它的竞争力不会像从头开始那样强。”

接受本文采访的每个人都认为，该技术的采用仍处于早期阶段。这不仅不会诱使制造商等到以后再考虑这项技术，还会刺激原始设备制造商和最终用户探索使用伺服泵。在市场演变之初就采取行动，是从转变中获得最大利益的途径。在您的下一个液压系统中设计伺服泵将使您的组织获得比使用现有技术的组织更大的竞争优势。