Energieffektiv hydraulik Systemlösningar för förlustminimering

Transkript

1 Energieffektiv hydraulik Systemlösningar för förlustminimering Karl-Erik Rydberg Fluida och mekatroniska system, Inst. för ekonomisk och industriell utveckling, Linköpings universitet Sammanfattning Utvecklingen av hydrauliska komponenter och systemkoncept har de senaste decennierna haft ett tydligt fokus på energieffektivitet och styrbarhet. Med dagens komponenter, såsom elektriskt styrda pumpar, motorer och ventiler samt elektroniska styrsystem har hydraul-teknikens flexibilitet väsentligt ökats, vilket gett unika möjligheter att bygga energieffektiva hydraulsystem med god styrbarhet. Implementeringen av energieffektiva system är dock inte enkel, eftersom det krävs att systemkonceptet noggrant matchas mot maskinens/fordonets primärdrivkälla, arbetscykel och prestandakrav samt att hydrauliken integreras med systemets mekaniska enheter så att friktionsförlusterna minimeras. I denna artikel analyseras några systemlösningar för mobila och industriella applikationer med avseende på deras energibesparingspotential. Konventionella system jämförs med energieffektiva system och både ventilstyrda och pumpstyrda mobila system studeras. Industriella systemlösningar diskuteras, speciellt den energibesparingspotential som moderna försörjningsenheter erbjuder. Användning av ackumulatorer för energilagring och energiåtervinning samt hydraulvätskans inverkan på systemverkningsgraden, är ytterligare exempel på områden som behandlas. Analyserna visar att ett flertal applikationer har en energibesparings potential på %, jämfört med konventionella systemlösningar. I vissa industrisystem kan försörjningsenheter med varvtalsreglerade fasta pumpar och ackumulatorbatteri ge energibesparingar på upp till 80 %. Nyckelord: Energieffektiva hydraulsystem, Systemförluster, Varvtalsreglerade pumpar, Ventilkoncept, Ackumulatorer, Hydraulvätskor. 1. Inledning Energieffektiv hydraulik har utvecklats under ett flertal decennier. Nya komponenter och system koncept har ständigt sett dagens ljus. Styrning av pumpar, motorer och ventiler sker idag oftast med elektriska signaler, vilket har bidragit till en stark utveckling av digitala styrsystem. Denna utveckling har gett den hydrauliska systemtekniken en kraftigt ökad flexibilitet och lett till unika systemlösningar. Fortfarande finns det dock relativt få praktiska tillämpningar där man lyckats att radikalt minska förlusterna och därmed minimera energi förbrukningen. För optimal energireduktion krävs att samtliga förluster, flödes-, tryck- och mekaniska förluster minimeras. Används ackumulatorer för energilagring och återvinning måste även ackumulatorns termiska förluster beaktas. En förutsättning för att kunna uppnå en potentiell förlustminimering är att systemkonceptet och komponentvalet är väl anpassat till arbetsuppgiften. 1

2 För att minimera energiförbrukningen hos ett hydraulsystem krävs en kartläggning av de ingående komponenternas förlustbidrag. Energieffektivitet handlar inte enbart om att minimera komponent förlusterna, utan också om att realisera ett systemkoncept som minimerar pumpens energi förbrukning vid till exempel lastsänkning. 1+!! v = q!! p ( 1+! q )! 1+ "p LS / p L1 ( ) (1) där κ q = q L2 /q L1 och κ p = p L2 /p L1. Högsta lasttrycket är p L1. De relativa ventilförlusterna i % redovisas i Fig Mobila ventilstyrda system Arbetshydrauliken i tunga fordon och arbetsmaskiner utgörs nästan undantagslöst av ventilstyrda system. En väsentlig fördel med ventilstyrning är att en pump kan användas för samtidig drivning av flera laster. Den största nackdelen är betydande ventilförluster, speciellt vid stora skillnader i lasttryck hos lasterna. 2.1 Förlustanalys - ventilstyrda system Figur 1 visar de dominerande förlusterna i ett mobilt lastkännande hydraulsystem med variabel pump. Applikationen är ett lyftaggregat, till ex en lastbils kran. Fig. 2: Ventilförluster s f a lastflödesförhållande, med lasttryckförhållande, Δp LS och max lasttryck som parametrar. Samtidig drivning av två lyftlaster, system enl. Fig. 1. Figuren visar att för lasttryckdifferensen Δp LS =25 bar varierar ventilförlusterna från 11% till 46%, vilket ger ett medelvärde på 28%. För Δp LS =10 bar blir ventilförlusternas medelvärde 22%. En sänkning av Δp LS från 25 till 10 bar ger således en energi besparing på ca 6% vid samtidig drivning av två lyftlaster. Appliceras teorin på ett verkligt system, en vikarmskran, HIAB 07, erhålls för en typisk lyftrörelse det resultat som redovisas i Fig. 3. Fig. 1: Dominerande förluster i ventilstyrt hydraulsystem. Av figuren framgår att systemets verkningsgrad för lyftlaster har ett medelvärde på ca 35%. För en komplett arbetscykel med tomgångsförluster blir energieffektiviteten väsentligt lägre, ca 20%. En analys av ventilförlusterna hos systemet i Fig. 1, vid samtidig drivning av två lyftlaster, visar att förlusterna beror av förhållandet mellan de två lastflödena, lasttryckförhållandet, högsta lasttrycket samt lasttryckdifferensen, Δp LS (=p p p Lmax ). Ventilverkningsgraden kan uttryckas enligt sambandet, Fig. 3: Cylindertryck och ventilförluster för vertikal lyftrörelse med vikarmskran. En intressant iakttagelse i figur 3 är att kranens cylindrar är dimensionerade så att lasttrycken (p L1, 2

3 p L2 ) är tämligen lika, oberoende av lyfthöjd. Ökas vipparmens utskjut ytterligare minskar avståndet mellan lasttrycken. Effekten av kranens dimen sionering är således att ventilförlusterna minimeras vid samtidig drivning av de två lyftlasterna. 2.2 Förlustminimering i mobila ventilstyrda hydraulsystem Minskad lasttryckdifferens. För det i figur 1 beskrivna systemet finns en betydande energibesparingspotential. Elektronisk styrning av pump och manöverventiler, genom så kallad flödesmatchning innebär att skillnaden mellan pumptryck och högsta lasttrycket kan minskas från 25 bar till ca 10 bar. Ett systemkoncept som utnyttjar denna teknik är Bosch Rexroth s Electrohydraulic Flow Matching (EFM) system, se Fig. 4. Fig. 5: Ventil-koncept med sänkavlastningsfunktion. I applikationer som kräver cylindermonterade last hållningsventiler är det dock inte trivialt att realisera sänkavlastning. Med den lasthållningsventil som Bo Andersson presenterade 2009, se referens [1], erhålls helt hydraul-mekanisk sänkavlastning, vilket innebär att konventionella manöverventiler kan användas och lasthållningsventilen kräver ingen separat styr ledning. Ventil-konceptet och dess inverkan på pumpeffekten redovisas i Fig. 6. Fig. 4: Electrohydraulic Flow Matching (EFM), Bosch Rexroth. För hydrauliskt styrda lyftaggregat uppges detta system ge en energibesparing på 10-15% för en typisk arbetscykel. Alltså ett högre värde än det som fås för enbart lyftrörelsen, enligt figur 2. Sänkavlastning är ett synnerligen effektiv sätt att minska energiförbrukningen i alla typer av hydrauliskt styrda lyft-system. Införs ventil funktioner för sänkavlastning, alltså att lastsänkning sker utan tillförsel av pumpflöde, kan pumpens energiförbrukning minskas med ytterligare 15-25% vid en typisk arbetscykel för en lastbilskran. Sänkavlastning implementeras primärt genom att separera manöverventilernas meter-in och meter-out strypningar. Exempel på sådana ventil-koncept redovisas i Fig. 5. Fig. 6: Reducerad pumpeffekt med sänkavlastande last hållningsventil för styrning av lastbilskran, [1]. Mikael Axin, referens [2], har studerat olika ventil koncept för energieffektivisering. Med en speciell typ av tryckkompensator till varje manöverventil kommer dessa att fungera som flödesdelare och lasttryckdifferensen kan minskas till ca 10 bar. Exempel på en sådan systemlösning visas i Fig. 7. Kompletteras ventilsystemet i figur 7 med lasthållningsventilen, 3G-LHV, [1] bör energi besparingen uppgå till 20-30% för en typisk kran applikation. 3

4 ure build up [31]. A review of solutions to the flow matching problem in flow control systems using traditional compensators has been made by Djurovic3. in THE [32]. 3G LHV CONCEPT FlowThe Control 3G LHV using circuit. Flow Sharing Compensators There are alternatives to address this flow matching problem without adding additional components or sensors to the system. The key is to implicate the highest load pressure into the compensator and thus get the flow sharing behaviour described in section The compensators than act as relief valves instead of reducing valves and all valve sections will work against the highest load pressure, see figur 3.5. This has been studied in, for example, [22] and [33]. The 3G LHV concept is a new circuit arrangement Hydraulikdagarna, that is primarily developed Linköping, to be used Sverige, in mars, 2015 systems with manually operated directional valves without the need of any additional pilot pressure hose or electrical signal between the directional valve and the load holding circuit. Flödesstyrning med flödesdelande kompensatorer Figure 8. The 3G LHV circuit. Figure 3.5 sharing Källa: pressure Mikael Axin: compensators. Fluid Power The Systems system for canmobile also beapplications realized with, LIU-TEK-LIC-2013:29, flow Fig. 7: Energieffektivt ventilstyrt hydraulsystem, enl. [1], [2]. sharing Linköpings compensators universitet, placed april downstream of the directional valves. Karl-Erik Rydberg Simplified schematic of a flow control system using flow Hydraulik-dagar G LHV Linköpings universitet, mars 26 Utbalansering av egenvikt är ytterligare en metod som ger en potentiell minskning av energi förbrukningen hos lyftaggregat. Tekniken har tidigare använts i skogsmaskiner och grävmaskiner men inte bedömts vara tillräckligt kostnadseffektiv. För industritruckar, speciellt höglager-truckar, har hydraulisk balansering med ackumulator gett synnerligen goda resultat. Exempel på detta visas i Fig. 8. Varvtalsreglerade fasta pumpar är betydligt bättre energieffektivitet än deplacementreglerade, speciellt vid del-belastning. Fig. 9 visar skillnaden i verkningsgrad mellan en axialkolvpump med fast deplacement och en variabel pump med samma max-deplacement. För de i diagrammet markerade driftpunkterna avger pumparna samma effekt och verkningsgraden är för den varvtalsreglerade pumpen 91% och för den deplacementreglerade 85%. Fig. 9: Verkningsgrader för varvtals- respektive deplacementreglerad axialkolv pump. Valet av elmotor har också en betydande inverkan på energieffektiviteten. Synkrona reluktans-motorer (SRM) har högre verkningsgrad än konventionella induktions-motorer (ACM), se Fig. 10. Fig. 8: Exempel på balanseringssystem för truckar. 3. System med elmotordrivna pumpar Hydraulpumpar som drivs av elmotorer med konstant varvtal är fortfarande den vanligaste primärenheten för industriella applikationer. Utvecklingen av elmotorer och styrsystem (frekvensomriktare) har under de senaste åren lett till dramatiska förändringar av såväl prestanda som kostnader. Idag är därför varvtalsreglerade elmotorer som driver pumpar med fast deplacement den mest kostnadseffektiva lösningen. Fig. 10: Energieffektivitet för varvtalreglerad SR-motor respektive AC-motor. En applikation där potentialen hos varvtalsreglerade pumpar med fast deplacement kan utnyttjas till fullo är linjär-enheter. För tunga drifter är den elektro-hydrauliska enheten (EHA) betydligt energieffektivare än motsvarande elektro-mekaniska enhet (EMA), vilket framgår av Fig

5 Hydraulikdagarna, Linköping, Sverige, mars, 2015 för det i figur 12 beskrivna systemet är % beroende på industriapplikationen. Jämfört med konventionella system minskar kylbehovet och även underhållet. 4. Pumpstyrda system - transmissioner Hydrostatisk transmission i serie med en mekanisk växellåda av power-shift typ, är en vanlig typ av drivlina i arbetsmaskiner. Fördelen med detta koncept är enkelhet och styrbarhet. Förlusterna i en sådan drivlina är dock relativt stora, vilket framgår av Fig. 13. Fig. 11: Jämförelse mellan EMA och EHA linjär-enheter. Förutom högre verkningsgrad har EHA-enheten lägre vikt och lägre kostnad än EMA. EHA är också enklare att komplettera med säkerhetsfunktioner. Försörjningsenheter för industrihydraulik är ett annat område där användningen av varvtalsreglerade pumpar väsentligt kan förbättra energieffektiviteten. För konstanttrycksystem har tryckreglerade variabla pumpar tidigare varit den vanligaste pumptypen. Genom att byta ut sådana pumpar mot varvtals Fig. 13: Dominerande förluster i hydrostatisk drivlina. reglerade fasta pumpar kan energiförbrukningen minskas drastiskt. I Fig. 12 visas en synnerligen Ett sätt att förbättra drivlinans energieffektivitet och energieffektiv försörjningsenhet för tunga öka utväxlingsområdet är att integrera mekaniken industridrifter. med hydrostatiken så att man får en parallell Energieffektiv försörningsenhet för industridrifter överföring av hydrostatisk och mekanisk effekt, så Ackumulatorbatteri Försörjningsenhet kallad hydraul-mekanisk power-split transmission. Konstanttrycksystem Den här typen av transmissioner har funnits på för industridrifter marknaden i många år, men först under senare tid har man börjat utveckla mer avancerade power-split Intermittent Intermittent drift drift transmissioner. Ett exempel på en sådan ()*+,-.#/%01-$23%043 EM EM EM n n transmissions-typ, visas i Fig. 14. np p!"#$%&' p Frekvensomriktare 456!"#$%&'(&)* +,!-.!#/01&2()'/&#/3/(3*4/#)56(&)*/7&(8/ &*("9%3(":;/8<:%365&$355</:%&="*/:"93##&*9/ 3*:/:"73("%&*9/6*&(> Tankaggregat med filtersystem och kylare (HYDAC OXiStop) -*/&*("9%3(":/?"?@%3*"/'%"="*(#/:&%"$(/ $)*(3$(/7&(8/(8"/3?@&"*(/3&%> A8&#/?"3*#/(83(/(8"/(3*4/$3*/@"/:"#&9*":/ B)%/(8"/:&BB"%"*(&35/)'"%3(&*9/=)56?"/3$(6355</ *"":":;/%":6$&*9/&(#/#&C">/A8"/'6?'/B5)7/ %3("/&#/*)(/&?')%(3*(/B)%/(8"/(3*4/:"#&9*> A8"/B56&:/%"3$8"#/3/="%</5)7/93#/3*:/73("%/ $)*("*(> A83*4#/()/(8"/?"?@%3*";/78&$8/4""'#/(8"/ B56&:/D=3$66?/'3$4":D;/&(/&#/35#)/')##&@5"/()/ &*#(355/(8"/01&2()'/&*/"E(%"?"5</:6#(</)%/ 86?&:/"*=&%)*?"*(#> Karl-Erik Rydberg Hydraulikdagar 2015 Linköpings universitet, mars +,!-./)BB"%#/(8%""/#(3*:3%:/#&C"#/B)%/3/ :&BB"%"*(&35/)'"%3(&*9/=)56?"/6'/()/FG/5&("%#>/ -::&(&)*355<;/$6#()?"%/#'"$&B&$/#)56(&)*#/ $3*/@"/%"35&#":> Fig. 12: Energieffektiv försörjningsenhet för 0'(&)*355<;/(8"/01&2()'/$3*/@"/"H6&''":/ 7&(8/%"(6%*/5&*"/B&5("%;/)BB5&*"/B&5("%;/73("%/I/)&5/ $))5"%/3*:/:&BB"%"*(/#&C"#/B)%/'&'"/I8)#"/ $)**"$(&)*> A<'&$35/'%3$(&$35/"E3?'5" konstanttrycksystem. H1(7%-,)1(#1;#*#'9+-*.")&#:-%,, 69,$%8#+*$*I,)6%/3:=3*(39"# J"1K#-*$%I LM=#"N8)( O-%,,.-%I LP=#/*>(,$*""%+#:1K%-I <==#QR S);;%-%($)*"#71".8%I <L3M#" 4)"#71".8%#-%+.&$)1(#$9:)&*""9#/9#*#;*&$1-#1;#<= >(&-%*,%+#1)"#,%-7)&%#");%#+.%#$1 Tankaggregatet är försett med ett effektivt filtersystem och kylare, vilket säkerställer lång livslängd och minimalt underhåll. -%+.&%+#&1($*8)(*$)1(#)(2-%,,)1(#C,1")+D#")E.)+D# 2*,%1.,F#/%&*.,%#1;#&"1,%+#,9,$%8#/9# 8%8/-*(% ">9>/!"#$%! &'()*+,-"-)*.-,/.0! "#$%&'()*+*,)*' #122345,-6789:;<=-::> -*.*/0# 123! !:!;53:5< -*.*/=> 123! !:!;53:827 "#'*(#*'?!@@@ABC$=DAD0E H0DLO OWHUV\VWHPV#K\GDF FRP J;GGG/5&("% G%+.&%+#(1),%#+.%#$1#-%+.&%+#&*7)$*$)1(#/9# &1($)(.1.,#+%2*,,)(2 KGG/ 5&("%# DA%3:&(&)*35D +,!-./01&2()'/012/ T9:)&*"#2*,# FRQWHQW T9:)&*"#2*, &1($%($I#U#L#A Fig. 14: Hydraulmekanisk power-split transmission, [3], [4].!""#$%&'()&*"#+%$*)",#*-%#,./0%&$#$1#&'*(2%3!" 5

6 Fördelarna med konceptet i figur 14 är hög verkningsgrad inom ett stort varvtalsområde och att utväxlingsområdet för överföring av max effekt kan göras mycket stort och att enheten utgör en komplett automat-växellåda. Den främsta nackdelen är att transmissionen kräver en avancerad styrning med en synnerligen snabb deplacement reglering av hydraul-maskinerna. sådant system belyses i Fig Hybridsystem för tunga fordon Motivet för att använda hybriddrifter i tunga fordon är främst att kunna lagra bromsenergi och sedan kunna använda den energin för acceleration. Energibesparings-potentialen hos ett hybridsystem blir därmed starkt beroende av fordonets hastighetsprofil. När en acceleration snabbt åtföljs av en retardation (inbromsning) uppnås max energibesparing. Hastighetsprofilens inverkan på energibesparingen för en 40 tons lastbil redovisas schematiskt i Fig. 15. Fig. 16: Energiåtervinning med parallell-hybrid i lastbil. För en specifik körcykel (Urban Driving Schedule, Fig. 16) beskrivs i figuren hur den totala broms energin fördelas på friktion, dieselmotor och hydraulsystem. Av den totala bromsenergin kan endast 51 % tas till vara av hydraulsystemet, vilket ger en återvinningsverkningsgrad på 21 %, som är direkt proportionell mot energibesparingen. Om de stora friktionsförlusterna minskas så att 60 % av den totala bromsenergin kan lagras i hydraulsystemet skulle energibesparingen uppgå till ca 30 %. Ovanstående exempel belyser vikten av att minimera förlusterna i drivlinans samtliga komponenter, vilket krävs för att kunna maximera energieffektiviteten. En av de mest energieffektiva hybrid-drivlinor som idag finns på marknaden är RUNWISE från Parker, se Fig. 17. Fig. 15: Energiåtervinningspotential s f a hastighetsprofil för hybriddrift av tung lastbil. Som framgår av figur 15 minskar energibesparingen snabbt när tiden för konstantfart ökar. För att uppnå en potentiell energibesparing hos fordon som körs med relativt stor andel konstantfart krävs oftast en komplett omkonstruktion av hela drivlinan. En befintlig drivlina som kompletteras med ett parallellt system, hydraulmaskin och ackumulator, alltså en parallell-hybrid, ger oftast en tämligen blygsam energibesparing, %. Exempel på ett Fig. 17: Parker s hydraulmekaniska serie-hybrid RUNWISE. Med RUNWISE-systemet monterat i tunga sopbilar (40 ton) har uppmätts bränslebesparingar på upp till 50 % för en specifik körcykel. Medelvärdet för 6

7 Hydraulikdagarna, Linköping, Sverige, mars, 2015 mätningar på flera sopbilar ligger på 43 % mindre bränsleförbrukning. Ytterligare fördelar med hybridsystemet är att man ökat sopbilarnas produk tivitet och minskat underhållskostnaderna. ackumulator (40 liters) med tidskonstanten τw = 58 s, vid den mest fördelaktiga volymändringsderivatan har en termisk verkningsgrad på ca 95 % när störfrekvensen är fs = 0,01 Hz. Frekvensen ger en period-tid på 100 s, vilket är ett ganska representativt värde för tunga fordon. 6. Ackumulatorer och hydraulvätskor Under senare år har det blivit allt vanligare att använda lättvikts -ackumulatorer i hybrid-system. Sådana ackumulatorer har ett hölje i komposit material som ger betydligt bättre värmeisolering än ett metall-hölje. Därmed kommer ackumulatorns termiska tidskonstant att öka. För tidskonstanten τw = 116 s kan i figur 18 ses att verkningsgraden nu ökat till 97 % vid frekvensen fs = 0,01 Hz. Ökad tidskonstant har alltså en positiv inverkan på verkningsgraden för stör-frekvenser högre än den kritiska frekvensen. Det finns dock en nackdel med lättvikts -ackumulatorer och det är att energi lagringskapaciteten minskar ju mer värmeisolerande material som omger gasen i ackumulatorn. Några av de mest betydelsefulla maskinelementen vid konstruktion av energieffektiva hydraulsystem är tveklöst ackumulatorn och hydraulvätskan, [6], [7]. Det är därför av största vikt att karakteristiken hos dessa komponenter beaktas vid system-designen. 6.1 Hydrauliska ackumulatorer Hydrauliska ackumulatorer är förlustbehäftade och de dominerande förlusterna är termiska, orsakade av värmeflöde mellan gas och omgivning, [6]. Ackumulatorns termiska verkningsgrad är frekvensberoende, alltså hur snabbt en arbetscykel (fyllning och tömning) genomlöps. Verkningsgraden har sitt lägsta värde störfrekvensen gånger ackumulatorns termiska tidskonstant (τw) är lika med 1,0, alltså när 6.2 Hydraulvätskor Hydraulvätskans fysikaliska egenskaper definieras av dess viskositet, viskositetsindex, kompressions modul, densitet, smörjande egenskaper, skjuvsta bilitet, livslängd mm. De ur förlustsynpunkt viktigaste vätskeparametrarna är viskositet och viskositetsindex. Hydraulvätskans livslängd bestäms främst av dess stabilitet. Speciellt skjuvstabiliteten är viktig eftersom den påverkar filmuppbyggnaden i tätspalter (smörjförmågan) samt läckflöde och tryckförluster i systemet. ωs[rad/s]*τw[s] = 1,0 eller fs[hz]*2π*τw[s] = 1,0 Diagrammet i Fig. 18 visar verkningsgradens frekvensberoende men även hur de termiska förlusterna påverkas av hur snabbt ackumulatorns vätskevolym ändras (volymändringens tidsderivata) samt hålltiden mellan fyllning och tömning. Hydrauliska ackumulatorer - Karakteristik Termisk verkningsgrad för ackumulator (V V0 = p1 p0 1/ n &p # 1 ' $$ 1!! % p2 " Den parameter som i huvudsak styr förlusterna i komponenter och ledningssystem är viskositeten, [7]. Vilken viskositet som ska väljas för att maximera verkningsgraden hos ett hydraulsystem är en frågeställning som inte har något enkelt svar. Viskositetens inverkan på förlusterna beror nämligen på de enskilda komponenternas drifttillstånd, såsom flöde, tryck och varvtal. Dessutom måste tempera turens inverkan på viskositeten beaktas. n = 1,5 2,5 Komposithölje!w = 116 s Metallhölje!w = 58 s #s [rad / s]!" w [s] = 1.0 Ökas ackumulatorns termiska tidskonstant (!w) ökar ackumulatorns cykelverknings grad för störfrekvenser högre än dentidskonstantens kritiska frekvensen (vid min-verkningsgrad) Fig. 18: Termiska inverkan på Karl-Erik Rydberg ackumulatorverkningsgraden. Hydraulikdagar 2015 Linköpings universitet, mars Drifttillståndets inverkan på bästa viskositeten för Diagrammet visar att för en konventionell blås 7

8 en hydraul-pump belyses i Fig. 19. tioner med varvtalsreglerade fasta pumpar kan ge energibesparingar på upp till 80%. Hydrauliska drivlinor och hybridsystem Hydraul-mekaniska transmissioner (power-split) ger lägre mekaniska förluster än hydrostat-transmission i serie med växellåda. Ackumulatorer och hydraulvätskor Lättvikts-ackumulatorer (komposithölje) ger högre cykel-verkningsgrad än ackumulatorer med metallhölje för störfrekvenser som är högre än den kritiska frekvensen (min verkningsgrad). Fig. 19: Pumpverkningsgrader s f a viskositet vid pumpvarvtalen 500 respektive 3000 rpm. Figuren visar att höga pumpvarvtal kräver låg viskositet för att maximera verkningsgraden. Det omvända förhållandet gäller vid ökat tryck, då ska viskositeten ökas, [7]. Kraven på hydraulvätskans viskositetsindex (VI) bestäms främst av gräns-viskositeter (min och max-viskositet) som gäller för de i systemet ingående komponenterna, [7]. Även förväntade variationer i drift temperatur och dess inverkan på viskositeten måste beaktas. 7. Slutsatser Mobila ventilstyrda system Variabel pump och ventilsystem som medger elektronisk flödes matchning minimerar ventilförlusterna. Sänkav lastning ska kunna utnyttjas även i applikationer som kräver cylindermonterade lasthållningsventiler. Balansering av dödvikt kan med fördel tillämpas i lyftaggregat. Tillämpas alla dessa åtgärder är en energibesparingspotential på % möjlig att nå. Industriella elmotordrivna system Fast pump och varvtals-reglerad elmotor (SRM) ger väsentligt bättre energieffektivitet än deplacementreglerad pump. Elektro-hydrauliska linjärenheter (EHA) är energieffektivare och robustare än elektro-mekaniska (EMA). Försörjningsenheter i industriella applika Hydraulvätskans viskositet vid arbetstemperatur är avgörande för systemverkningsgraden. För att fastställa lämplig viskositet krävs en detaljerad analys av komponentförlusternas viskositetsberoende. Viskositetsindex väljs för att klara komponenternas gräns-viskositeter inom specificerat temperatur intervall. 8. Referenser [1] Bo R. Andersson: Energy Efficient Load Holding Valve. SICFP 09, Linköping, 2-4 juni [2] Mikael Axin: Fluid Power Systems for Mobile Applications. LIU-TEK-LIC-2013:29, Linköpings universitet, april [3] K. Pettersson: Design Automation of Complex Hydromechanical Tranmissions. Lic-avhandling, LIU-TEK-LIC-2013:54, Linköpings universitet, [4] L. V. Larsson, K. V. Larsson: Simulation and Testing of Energy Efficient Hydromechanical Drivelines for Construction Machinery. Examensarbete, LIU-IEI-TEK A-14/01882-SE, Linköpings universitet, [5] K-E. Rydberg: Energy Efficient Hydraulic Hybrid Drives. SICFP 09, June 2-4, 2009, Linköping, Sweden. [6] K-E. Rydberg: Hydraulic Accumulators as Key Components in Energy Efficient Mobile Systems. ICFP 05, Hangzhou, China, April 5-8, [7] K-E. Rydberg: Hydraulic Fluid Properties and their Impact on Energy Efficiency. SICFP 13, June 3-5, 2013, Linköping, Sweden. 8