O+P Fluidtechnik 5/2018

STEUERUNGEN UND REGELUNGEN
5. ERREICHTE ENERGIE-
EINSPARUNGEN
Neben der Verbesserung des
Steuerverhaltens bei Senkbewegungen
besteht eine
Hauptmotivation für die
Einführung getrennter Steuerkanten
in der Einsparung von
Energie. Die Einsparpotentiale
der hier beschriebenen Struktur
werden im Folgenden
anhand eines Vergleichs mit
einem konventionellen Stromteilersystem
(LUDV) gleicher
Nenngröße und einer von dessen
Hersteller vorgegebenen
LS-Druckdifferenz von dp LS
=­
14bar untersucht. Die Zulauf-Druckreserve
∆p Z,0
des
neuen GSK-Systems ist zum
Zwecke der Vergleichbarkeit
auf den gleichen Wert eingestellt.
Der energetische
Vorteil getrennter Steuerkanten
gegenüber Systemen mit
gekoppeltem Schieber hängt
stark von der Last- und Bewegungssituation
ab. Um einen
Überblick über die Breite der
möglichen Betriebssituationen
zu geben, wird eine Planierbewegung
als Beispiel für den
Teillastbereich betrachtet und
repräsentativ für den Grabeinsatz
der in Abschnitt 2 eingeführte
Grabzyklus.
5.1 PLANIERZYKLUS
Die Ergebnisse eines am
Baggerprüfstand durchgeführten
Planierzyklus sind in Bild 8
gezeigt. Die hydraulische Leistung
P Hyd
berechnet sich aus
Pumpendruck p 0
und theoretischem
Pumpenvolumenstrom
Q 0,th
, d.h. die volumetrischen
Verluste der Pumpe werden
nicht berücksichtigt. Dies
kommt einer Betrachtung der
Gesamtmaschine näher, weil
für die Wirtschaftlichkeitsbetrachtung
die Leistung des
08
09
Verbrennungsmotors bzw. dessen Kraftstoffverbrauch maßgeblich
ist. Der Verbrennungsmotor muss auch die volumetrische
Verlustleistung der Pumpe aufbringen. Dem Diagramm lässt sich
eine Einsparung hydraulischer Pumpenarbeit von 40 % für die
betrachtete reversierte Planierbewegung entnehmen. Dies wird
zum einen mithilfe der Hochdruckregeneration HD-R erreicht,
welche den Pumpenvolumenstrom Q 0
reduziert, zum anderen
durch das Vermeiden unnötiger Drosselverluste im Ablaufpfad.
Gemessene Energieeinsparung gegenüber konventionellem Stromteilersystem (LUDV)
mittels Planierversuch
8
P hyd
[kW]
p Pumpe
4
1
LUDV
– 40 %
2
GSK
0
0 5 10 t [s] 20
Momentaufnahme der gemessenen Verlustleistungen des GSK-Systems verglichen mit einem
konventionellen LUDV-System bei gleichzeitigem Heben des Auslegers und Senken des Stiels.
1
2a
3
Ausleger
LUDV
Stiel
1, 2b, 3
1
1: Zulaufverluste
2a: Nutzleistung
2b: Aufgenommene Leistung Senken
3: Ablaufverluste
3
Q Pumpe
2
p Pumpe
3
1
2a
Ausleger
Ausleger
Stiel
Besonders bei gleichzeitigen Hub- und Senkvorgängen, welche oft
in Planiervorgängen auftreten, lassen sich mithilfe der Hochdruckregeneration
HD-R große Energieeinsparungen erreichen, weil die
Zulaufverluste im niederbelasteten Verbraucher durch die Volumenstromeinsparung
signifikant reduziert werden können. In Bild 9
ist dies für eine solche Betriebssituation exemplarisch dargestellt:
Der Stiel arbeitet im GSK-System aufgrund der HD-R auf einem
höheren Druck als im Normalbetrieb, konsumiert aber einen deut­
1
3
Stiel
GSK
1
1, 2b, 3
LUDV
2
Q Pumpe
Mechanisch zugeführte
Leistung, in Zu- und
Ablauf gedrosselt
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