Experimental investigation of energy gains in a servo motor driven hydraulic system

Yüksek Lisans TeziBu tez çalışmasında, LPG 'li araçlara takılan silindirik tankların bombe işleminin gerçekleştirilmesi amacı ile kullanılan, yaklaşık 150 ton kapasiteli bir hidrolik derin çekme pres prosesinde, tahrik ve kontrol sistemleri için yapılacak iyileştirilmeler deneysel olarak araştırılmıştır. Aynı proses için iki farklı tahrik ve kontrol sistemi kıyaslanmıştır. Bunlardan birincisi sabit devirde dönen ve sabit debi çıkışı veren klasik asenkron motor tahrikli sistem ile devri anlık olarak kontrol edilebilen ve bu sayede değişken debi çıkışı sağlayan servo motor tahrikli sistemdir. Klasik hidrolik sistemlerde; pompa sürekli sabit bir devirde çalıştığı için boşta bekleme ve presleme işlemi gibi değişken hızların bulunduğu durumlarda, boru hatlarında oluşan basınç kayıplarından kaynaklı fazla enerji tüketmektedir. Klasik hidrolik sistemlerde; hız ve basınç kontrolü için oldukça pahalı ve kısılmadan dolayı enerji kayıplarına sebep olan oransal yön kontrol valfleri kullanılmak zorundadır. Bu olumsuzlukları gidermek amacı ile alternatif olarak servo motor tahrikli sistemler geliştirilmiştir. Servo motorlu sistemde, değişken devir ve tork kontrolü olduğundan, sistemin hız ve basıncı anlık olarak kontrol edilebilmektedir. Her iki sistem için hidrolik devre tasarımları yapılarak deney düzenekleri oluşturuldu. Aynı hidrolik derin çekme prosesi için her iki preste on adetlik parça basılarak, bir çevirim boyunca anlık enerji tüketimleri ve gürültü seviyeleri ölçülerek grafik halinde sunuldu. Deney sonuçları karşılaştırıldığında; servo motor tahrikli sistemin klasik sisteme göre; ortalama enerji tüketiminde % 64, gürültü seviyesinde % 14 ve proses süresinde % 11 'lik bir düşüş sağladığı görülmüştür. Servo sistemin ilk yatırım maliyetinin, klasik sisteme göre % 20 daha yüksek olmasına rağmen, sekiz saatlik çalışma mesaisi esas alındığında, bu sistemin kendisini yaklaşık yirmi ayda amorti edeceği ön görülmektedir.In this thesis, improvements to drive and control systems were investigated experimentally in a hydraulic deep drawing press process with a capacity of approximately 150 tons. Two different drive and control systems were compared for the same process. The first one is the servo motor driven system, which is able to control the cycle momentarily by means of a conventional asynchronous motor driven system which rotates at constant speed and gives a constant flow rate. In classical hydraulic systems; Since the pump operates continuously at a constant speed, it consumes more energy due to pressure losses in pipelines where there are variable speeds such as idling and pressing operation. In classical hydraulic systems; It is very expensive for speed and pressure control and proportional directional control valves must be used which cause energy losses due to reduction. In order to eliminate these problems, servo motor driven systems have been developed as an alternative. Since the servo motor system has variable speed and torque control, the speed and pressure of the system can be controlled instantly. For both systems, hydraulic circuit designs were made and test setups were created. For the same hydraulic deep drawing process, ten pieces were printed in both presses, and instant energy consumption and noise levels were measured during a cycle. Compared to the experimental results; servo motor driven system according to the classical system; average energy consumption was 64%, noise level 14% and process time 11%. Although the initial investment cost of the servo system is 20% higher than the classical system, it is foreseen that this system will pay off in approximately twenty months, based on the eight-hour work shift