Więcej niż energia hydrauliczna

Jak zintegrowane sterowanie HPU zmienia oblicze sprzętu mobilnego

Agregaty hydrauliczne (HPU) od dawna cieszą się uznaniem z jednego prostego powodu: zapewniają niezawodną moc wszędzie tam, gdzie wymagana jest praca hydrauliczna. Na rynkach rolnictwa, budownictwa i sprzętu mobilnego agregaty hydrauliczne wspomagają operacje podnoszenia, pompowania, pozycjonowania, transportu materiałów oraz pracę z wyspecjalizowanymi osprzętami.

Obecnie producenci OEM i użytkownicy końcowi oczekują czegoś więcej niż tylko kontroli ciśnienia i przepływu. Potrzebują oni sprzętu, który łatwiej zintegrować, który jest prostszy w obsłudze i niezawodny w trudnych warunkach pracy. W wielu zastosowaniach hydraulika łączy się również z zasilaniem prądem przemiennym, prądem stałym, ładowaniem akumulatorów lub sprężonym powietrzem. Operatorzy coraz częściej oczekują, że będą mogli zarządzać tymi funkcjami z miejsca, z którego mają najlepszy widok na przebieg pracy.

Spełnienie tych oczekiwań wymaga bardziej zintegrowanego podejścia. Gdy sterowanie silnikiem, monitorowanie zasilania pomocniczego, funkcje hydrauliczne oraz bezprzewodowe zdalne sterowanie zostaną zintegrowane w jednym systemie, agregat hydrauliczny (HPU) staje się bardziej inteligentną i elastyczną platformą sprzętową.

Agregat hydrauliczny staje się systemem sterowania

Tradycyjna jednostka HPU napędzana silnikiem składa się z silnika, pompy hydraulicznej, zbiornika, zaworów oraz lokalnego interfejsu operatorskiego. Każdy z tych elementów może działać prawidłowo osobno, jednak cały system może nie funkcjonować tak wydajnie ani tak intuicyjnie, jak to tylko możliwe. 

Ograniczenia te są szczególnie widoczne wzastosowaniach mobilnych. Operatorzy mogą wielokrotnie przemieszczać się między jednostką napędową (HPU) a sterowaną funkcją, podczas gdy lokalny panel sterowania może nie zapewniać wyraźnego widoku na wykonywane prace. Praca silnika może również być odłączona od obciążenia hydraulicznego lub stanu płynu. 

Zintegrowana strategia pozwala koordynować uruchamianie i wyłączanie silnika, prędkość obrotową, zawory hydrauliczne, funkcje zasilania pomocniczego, wyłączenia zabezpieczające oraz dane eksploatacyjne. Dane wejściowe, takie jak ciśnienie hydrauliczne, temperatura płynu i poziom płynu, mogą wpływać na sposób uruchamiania, pracy i wyłączania urządzenia. 

Układ sterowania nie jest już jedynie interfejsem służącym do uruchamiania silnika. Staje się ogniwem łączącym źródło napędu, układ hydrauliczny i operatora. 

Dlaczego integracja ma znaczenie dla producentów OEM

W przypadku producentów OEM korzyści pojawiają się już na etapie projektowania maszyn. Każdy dodatkowy sterownik wiąże się z koniecznością wykonania dodatkowego okablowania oraz spełnienia wymagań dotyczących programowania i walidacji. Gdy układy sterowania silnikiem, układem hydraulicznym i układami pomocniczymi są opracowywane niezależnie, zespoły inżynierów muszą dostosować do siebie różne interfejsy i logikę działania. Może to wydłużyć czas opracowywania i skomplikować seryjną produkcję. 

Skoordynowana architektura pozwala na wcześniejsze zdefiniowanie sekwencji pracy. Prędkość obrotowa silnika może być dostosowana do zapotrzebowania układu hydraulicznego, polecenia zdalne mogą stać się częścią logiki maszyny, a proces uruchamiania i wyłączania może uwzględniać zarówno potrzeby silnika, jak i układu hydraulicznego. 

Wynikiem tego może być mniejsza ilość okablowania, szybszy montaż, bardziej spójne konfiguracje oraz lepsza diagnostyka. Wspólną platformę można również dostosować do całej rodziny urządzeń, co ogranicza konieczność opracowywania nowych rozwiązań inżynieryjnych dla każdego modelu. 

Integracja może również sprzyjać zróżnicowaniu. Wyświetlacze, etykiety, sposób obsługi oraz identyfikacja wizualna mogą być dostosowane do konkretnej maszyny, tworząc spójny interfejs użytkownika zamiast zbioru pojedynczych, dodanych elementów.

Umieszczenie pilota w odpowiednim miejscu

Skutki tego są najbardziej widoczne w terenie. Stały panel określa, gdzie operator musi stać, ale ta pozycja może nie zapewniać najlepszego widoku na wykonywane czynności, otaczający personel ani pobliskie przeszkody. 

Bezprzewodowy pilot zdalnego sterowania pozwala operatorowi przenieść się w miejsce zapewniające lepszą widoczność, zachowując jednocześnie dostęp do funkcji silnika i układu hydraulicznego. W budownictwie może to oznaczać obserwowanie ładunku lub osprzętu. W rolnictwie może to oznaczać obserwowanie przepływu materiału lub ustawienia sprzętu. Najlepsza pozycja może zmieniać się kilkakrotnie w trakcie wykonywania jednego zadania. 

Lepsze rozmieszczenie może poprawić orientację w sytuacji i zwiększyć precyzję. Ograniczenie liczby przejazdów między agregatem hydraulicznym (HPU) a miejscem wykonywania czynności może również skrócić czas trwania cyklu zadania i zmniejszyć zmęczenie. 

Zdalne sterowanie nie zastępuje przemyślanej konstrukcji maszyny, oceny ryzyka ani odpowiednich procedur. Daje ono konstruktorom dodatkową możliwość umieszczenia operatora w miejscu, w którym widoczność i kontrola są najskuteczniejsze.

Ochrona całego systemu zasilania 

Ochrona sprzętu to kolejny powód, dla którego warto zintegrować układy sterowania. Sterownik silnika może monitorować prędkość obrotową, liczbę godzin pracy i napięcie akumulatora, jednak stan techniczny silnika w agregacie hydraulicznym (HPU) jest ściśle powiązany z parametrami układu hydraulicznego. 

Włączenie ciśnienia hydraulicznego, temperatury płynu i poziomu płynu do strategii sterowania pozwala uzyskać bardziej skoordynowane działanie. Logika uruchamiania może pomóc w zapobieganiu uruchamianiu pod obciążeniem hydraulicznym, natomiast logika wyłączania może zapewnić odpowiedni czas schładzania. Wyświetlanie informacji dotyczących układu hydraulicznego i silnika w jednym miejscu daje operatorom i zespołom serwisowym pełniejszy obraz wydajności. 

Wartość nie polega jedynie na wyświetlaniu większej ilości danych. Wynika ona z wykorzystania istotnych informacji do ochrony sprzętu, ułatwiania diagnostyki oraz lepszego wspierania decyzji operacyjnych w całym cyklu życia maszyny. 

Firma Bailey zintegrowała w swoim agregacie hydraulicznym (HPU) zdalne sterowanie silnikiem i radiem  

Współpraca między firmamiBailey Internationali Cattron pokazuje, jak takie podejście sprawdza się w praktyce. Firma Bailey zintegrowała sterownik silnika CattronDynaGen™ 200oraz bezprzewodowy pilot zdalnego sterowaniaTyro™z agregatem hydraulicznym napędzanym silnikiem Hondy. 

System łączył uruchamianie, wyłączanie i regulację prędkości obrotowej silnika ze zdalnym sterowaniem zaworami hydraulicznymi. Sterownik wyświetlał informacje dotyczące silnika i układu hydraulicznego, w tym ciśnienie, temperaturę płynu oraz poziom płynu. Ręczny nadajnikTyro Musca 2Sumożliwiał sterowanie z dogodnej pozycji, a wstępnie okablowany odbiornik ułatwiał instalację. 

Projekt ten pokazuje, jakie możliwości otwierają się, gdy producent HPU i dostawca technologii sterowania opracowują rozwiązanie z uwzględnieniem całego zastosowania. Układ sterowania silnikiem, układ hydrauliczny oraz interfejs operatora stają się częściami jednej, skoordynowanej maszyny, a nie systemami dodawanymi na różnych etapach.

Projektowanie urządzeń HPU nowej generacji 

Nowa generacja agregatów hydraulicznych nie będzie się charakteryzować wyłącznie parametrami hydraulicznymi. Ich wartość będzie zależała również od tego, jak skutecznie połączą one wytwarzanie mocy, funkcje pomocnicze oraz osobę kierującą pracą. 

Dla producentów OEM oznacza to konieczność wcześniejszego uwzględnienia architektury sterowania. Komunikacja silnika, monitorowanie układu hydraulicznego, diagnostyka, pozycjonowanie operatora i zdalne sterowanie powinny być brane pod uwagę na równi z decyzjami dotyczącymi ciśnienia, przepływu i pojemności zbiornika. Dla użytkowników końcowych integracja może oznaczać bardziej intuicyjną obsługę, lepszy wgląd w stan sprzętu oraz większą swobodę pracy z najbardziej efektywnego miejsca. 

Celem nie jest wprowadzanie technologii tylko dla samej technologii. Chodzi o to, aby sprzęt hydrauliczny był łatwiejszy w produkcji, bezpieczniejszy w eksploatacji i lepiej dostosowany do rzeczywistych warunków pracy w terenie. W rolnictwie, budownictwie i w sektorze sprzętu mobilnego jednostka zasilająca (HPU) staje się czymś więcej niż tylko źródłem mocy hydraulicznej — staje się centrum sterowania daną aplikacją.