Chúng tôi quan tâm đến hai điều: sự thay đổi độ nhớt của dầu với sự thay đổi nhiệt độ dầu thủy lực và sự cố có thể xảy ra của dầu ở nhiệt độ cao.
Thang máy thủy lực sử dụng một máy bơm chuyển tích cực để di chuyển thang máy theo hướng lên. Một máy bơm dịch chuyển tích cực không thể được điều chỉnh mà không làm hỏng nó. Để kiểm soát dòng chảy của dầu và do đó tốc độ của thang máy theo hướng lên, lưu lượng bơm được bỏ qua trở lại hồ chứa trong khi tăng tốc, giảm tốc và san lấp mặt bằng. Trong hướng xuống máy bơm không được sử dụng; dòng chảy của dầu từ xi lanh đến hồ chứa được điều chỉnh để điều khiển tốc độ trong quá trình tăng tốc, chạy, giảm tốc và san lấp mặt bằng. Van thủy lực điều khiển vòng tránh dầu trong suốt chuyến đi hướng lên và điều chỉnh của dầu trở lại trong suốt chuyến đi hướng xuống.
Các van thủy lực hoạt động gián tiếp. Một van thí điểm được kích hoạt bởi một solenoid điện. Van thí điểm này cho phép dầu chảy dưới áp lực từ hệ thống (từ máy bơm theo hướng lên và từ cầu thang theo hướng xuống) vào một buồng hoạt động các van chính cho phép dầu chảy. Tốc độ tác động của van chính được điều khiển bằng cách hạn chế dòng van thí điểm. Điều này cho phép chuyển đổi tốc độ trơn tru.
Nếu độ nhớt dầu thay đổi, tốc độ dòng chảy của dầu trong các van thí điểm và các van chính thay đổi. Khi nhiệt độ tăng thì độ nhớt giảm và dầu chảy dễ dàng hơn. Nếu có sự thay đổi đáng kể về độ nhớt, việc thay đổi điều khiển tốc độ: thang máy có thể lên cấp nhanh hơn, thang máy có thể vượt quá sàn và hoạt động có xu hướng trở nên kém tin cậy hơn. Các van thủy lực được bù nhiệt độ nhưng chỉ ở một mức độ hạn chế để thay đổi đáng kể nhiệt độ dầu có thể dẫn đến các vấn đề về kiểm soát tốc độ.
Chúng tôi thường chỉ định một loại dầu có chỉ số độ nhớt vượt quá 100. Chỉ số độ nhớt càng cao thì ít thay đổi về độ nhớt với nhiệt độ.
Với một loại dầu có chất lượng tốt (chỉ số độ nhớt lớn hơn 100) và với các van bù nhiệt độ và điều chỉnh thích hợp, sự thỏa hiệp hợp lý trong các thiết lập điều khiển tốc độ có thể đạt được.
Điều chỉnh tốc độ cần được điều chỉnh để tránh làm chậm và tăng tốc kéo dài theo hướng lên. Trong quá trình vận hành này, phần lớn đầu ra của máy bơm đang được bỏ qua trở lại bể chứa. Điều này cho biết thêm rất nhiều nhiệt cho dầu.
Mặc dù rất mong muốn duy trì nhiệt độ dầu trong giới hạn quy định của chúng tôi, một biến thể của 20 ° C (từ 37 ° C đến 57 ° C) không phải là bất thường và có thể được dung nạp với các van thủy lực điều chỉnh đúng cách. Để đảm bảo hiệu suất đáng tin cậy, chúng tôi khuyến nghị xem xét việc lắp đặt bộ trao đổi nhiệt nếu nhiệt độ dầu vượt quá 60 ° C.
Oxy hóa dầu thường không xảy ra dưới 75 ° C nhưng tốc độ oxy hóa tăng gấp đôi cho mỗi 10 ° C trên 75 ° C. Vì vậy, nhiệt độ trên 75 ° C nên tránh vì sự suy thoái dầu vĩnh viễn có thể xảy ra. Cũng cần lưu ý rằng nhiệt độ tối đa tại giun của bơm dịch chuyển dương trong hồ sẽ cao hơn nhiệt độ của dầu trong bể. Một mùi dầu trong buồng thang máy thường là dấu hiệu của sự cố dầu.
Nhớt thủy lực Gazprom HLP 32, 46, 68, 100
Trong hoạt động bình thường, thang máy thủy lực sẽ bắt đầu vào buổi sáng với dầu ở nhiệt độ phòng máy xung quanh. Trong hai đến ba giờ đầu tiên hoạt động, dầu sẽ tăng đến nhiệt độ tối đa và duy trì nhiệt độ đó cho đến cuối buổi chiều. Dầu sau đó sẽ nguội trong vòng bốn đến sáu giờ tới. Đây là một bức tranh tổng quát về sự thay đổi nhiệt độ; sự thay đổi nhiệt độ thực tế là, tất nhiên, tùy thuộc vào việc sử dụng thang máy.
Một cơ thể màu đen tỏa ra khoảng 400 watt mỗi mét vuông ở nhiệt độ 65 ° C. Một hồ chứa dầu điển hình có thể có diện tích bề mặt là 5 mét vuông. Điều này sẽ cho phép tản nhiệt 2,1 kW. Điều này so sánh với 5,6 kW được tạo ra bởi thang máy khi nó chạy liên tục nhiều hoặc ít hơn. Tuy nhiên, việc tản nhiệt hồ chứa hoạt động tốt cho hầu hết các thang máy thủy lực vì các thang máy thủy lực hiếm khi được dự kiến sẽ đối phó với tình trạng giao thông dữ dội.
Tuy nhiên, nếu thang máy được sử dụng liên tục, nhiệt bị tiêu tan bởi hồ chứa dầu có thể nhỏ hơn nhiệt được tạo ra bởi hoạt động thang máy. Nhiệt thừa này phải được loại bỏ khỏi dầu và từ phòng máy. Để làm điều này chúng ta có thể tăng điều hòa không khí trong phòng máy nhưng, mặc dù nó giúp, điều này hiếm khi có hiệu quả hoàn toàn. Một lựa chọn tốt hơn là cung cấp một bộ trao đổi nhiệt.
Nó không phải là cần thiết rằng bộ trao đổi nhiệt có khả năng xử lý tất cả nhiệt sinh ra. Thông thường với vấn đề cài đặt giảm 10% sẽ làm các trick vì vậy ngay cả một đơn vị BTU 3000 có thể được xem xét. Tuy nhiên, rõ ràng là tốt hơn để có một biên độ lỗi và một đơn vị BTU 7500 là một mức tối thiểu hợp lý. Di chuyển đến một đơn vị lớn hơn (17.000 BTU) không phải là cực kỳ tốn kém.
Có hai loại bộ trao đổi nhiệt: những loại phù hợp với bình chứa dầu và những thiết bị được lắp đặt từ xa từ máy.
Loại đầu tiên của bộ trao đổi nhiệt phù hợp với hồ chứa và có quạt (thường là quạt muffin) thổi không khí qua bộ tản nhiệt của bộ trao đổi vào phòng máy. Có những mô hình làm mát bằng nước nhưng cần lưu ý rằng máy làm mát sử dụng nước từ nguồn cung cấp thành phố bị cấm ở một số khu vực pháp lý.
Với các thiết bị được lắp đặt trên hồ chứa, chúng tôi vẫn còn với vấn đề lấy nhiệt ra khỏi phòng máy. Điều này thường có nghĩa là cài đặt điều hòa không khí hoặc người hâm mộ.
Một lựa chọn tốt hơn là một thiết bị sử dụng bộ tản nhiệt từ xa (bên ngoài phòng máy). Điều này làm giảm bớt nhu cầu làm mát phòng máy. Các thiết bị này yêu cầu chạy các đường dầu từ hồ chứa đến bộ tản nhiệt và ngược lại. Là một phần của bộ trao đổi nhiệt, máy bơm dầu được cung cấp để di chuyển dầu và quạt được cung cấp để di chuyển không khí qua bộ tản nhiệt. Tuy nhiên, trong việc thực hiện giải pháp chăm sóc này phải được thực hiện để tôn trọng các quy định cháy hiện hành.
Bộ tản nhiệt từ xa được gắn tốt nhất trong tường phòng máy. Những bức tường này thường xuyên xây dựng khối than, thường có một nhà để xe hoặc không gian tương tự ở phía bên kia và có thể dễ dàng cắt và vá để chèn bộ tản nhiệt trao đổi nhiệt.
Tất nhiên, bộ tản nhiệt từ xa có thể được gắn ở bất kỳ vị trí thuận tiện nào vì chỉ có hai đường ống áp suất thấp và một số dây điều khiển chạy đến thiết bị từ máy và bộ điều khiển thang máy. Nó có thể yêu cầu một bảo vệ lồng dây nếu nó được cài đặt trong một khu vực mở cửa cho công chúng.
Nguồn cấp điện (115 VAC 20 amps) là cần thiết cho bộ trao đổi nhiệt. Sở thích của chúng tôi là cung cấp nguồn cung cấp từ bộ điều khiển thang máy của công ty thang máy nhưng điều này yêu cầu cung cấp máy biến áp 3 kVA 600/115 volt. Ngoài ra, một nhà thầu điện có thể cung cấp nguồn điện.
Nếu khó lắp đặt bộ làm mát dầu từ xa hoặc nếu tiếng ồn của quạt làm mát từ xa có thể bị phản đối hoặc nếu quy định cháy cấm cài đặt như vậy, có thể lắp đặt bộ làm mát trong phòng máy và có thể cung cấp thêm máy điều hòa không khí trong phòng. để thoát khỏi cái nóng. Một trong những phản đối để giải phóng không khí từ phòng máy là không khí chắc chắn mang theo một lượng dầu nhỏ và dầu này có thể là một vấn đề.
Mặc dù các nhà sản xuất của các đơn vị này đôi khi sẽ nói về một “bốn giờ” cài đặt, trong thực tế những điều hiếm khi dễ dàng. Một cài đặt điển hình sẽ yêu cầu một phi hành đoàn trong một ngày nhưng một số ứng dụng có thể đòi hỏi nhiều hơn thế.
Khi chuyển đổi một xi lanh thủy lực chôn vào một xi lanh thủy lực tay một số suy nghĩ đã được trao cho tản nhiệt Nói chung, một xi lanh thủy lực với một lớp lót PVC sẽ làm cho dầu nóng lên hơn một xi lanh bị chôn vùi trong lòng đất.
Xi lanh thủy lực (về cơ bản là sắt) có độ dẫn nhiệt là 59 W / m K, có nghĩa là nó có thể truyền nhiệt khá tốt. Giả sử rằng vỏ bảo vệ xi lanh là bitum dựa trên nó có độ dẫn nhiệt 0,17 W / m K. Đất xung quanh có độ dẫn nhiệt 0,15 W / m K. Lớp lót PVC có độ dẫn nhiệt 0,19 W / m K. chỉ có sự khác biệt thực sự giữa xy lanh với PVC và xy lanh được chôn trong đất là khoảng trống giữa trụ và PVC. Không khí có độ dẫn nhiệt thấp hơn nhiều: 0,024 W / m K. Tuy nhiên, với không khí tự do lưu thông và với nhiệt độ của dầu (và do đó hình trụ) có xu hướng ổn định sau những giờ hoạt động đầu tiên, nó sẽ được mong đợi nhiệt độ của không khí sẽ bằng nhiệt độ của dầu và hiệu quả của truyền nhiệt sau đó sẽ phụ thuộc vào độ dẫn nhiệt của đất trong cả hai trường hợp. Sẽ có, ngay cả trong điều kiện ổn định, nhiệt độ giảm qua khoảng cách ống tay áo với nhiệt độ dầu cao hơn do không có lớp lót bảo vệ.
Cần lưu ý rằng các điều chỉnh điều khiển tốc độ có thể được thay đổi tại thời điểm thay thế xi lanh hoặc thang máy (điều này ít có khả năng hơn) có thể được sử dụng ít hoặc nhiều thay thế xi lanh trước và sau.
Tất nhiên, hầu hết nhiệt sinh ra được tiêu tán trong phòng máy hơn là thông qua tường trụ và tăng nhiệt hoặc giảm tải nhiệt xi lanh sẽ không ảnh hưởng lớn đến tổng tản.
Do đó, rất khó để nhận thấy bất kỳ sự khác biệt đáng kể nào giữa tình huống với hình trụ được chôn trong lòng đất và hình trụ bên trong một ống PVC lót trong lòng đất.
Một trường hợp khác đáng xem xét là trong đó việc lắp đặt ban đầu có một xy lanh được lắp đặt trong một cái móc bằng thép chỉ với không khí giữa xy lanh và đế cho một phần của hình trụ. Trong trường hợp này, xy lanh có thể hoạt động như một nhiệt truyền nhiệt bằng sự đối lưu. Hiệu quả của điều này sẽ thay đổi, phụ thuộc vào chiều rộng của không gian, chiều dài tiếp xúc của hình trụ và mức độ mà chất lắng được mở ở mức hố. Một “guesstimate” sẽ đặt nó theo thứ tự 2,2 kW.
Như có thể thấy, điều này có thể tiêu tan một phần đáng kể nhiệt do thang máy tạo ra để một thang máy bận rộn với một “mở” xi lanh như thế này có thể hoạt động được chấp nhận nhưng khi chuyển thành một hình trụ có lớp lót PVC, dầu có thể bị nóng quá các điều kiện hoạt động tương tự.
Phương pháp tính toán tản nhiệt xi lanh xấp xỉ như sau.
Giả sử một đường kính hình trụ 10 “(0,254 m) có chiều dài 36 ‘(10,7 m), có diện tích bề mặt là 8,5 mét vuông.
Phương trình được sử dụng để biểu diễn sự truyền nhiệt bằng cách truyền dẫn (Định luật Fourier) được biểu diễn bằng q = k * A * dT / s
Ở đâu:
q = nhiệt truyền trên một đơn vị thời gian (W)
A = diện tích truyền nhiệt (mét vuông)
k = độ dẫn nhiệt của vật liệu (W / m K)
dT = chênh lệch nhiệt độ trên vật liệu (° C)
s = độ dày vật liệu (mét)
Chúng ta sẽ giả định rằng gradient nhiệt độ là một đường thẳng từ hình trụ đến một mét cách xa hình trụ, tại đó đạt đến nhiệt độ môi trường xung quanh của đất. Giả sử nhiệt độ đất là 15 ° C và nhiệt độ xi lanh là 65 ° C (cao hơn bình thường và sẽ đại diện cho việc lắp đặt ở đường biên của các vấn đề tiềm tàng) cho chênh lệch nhiệt độ 50 ° C so với độ dày một mét của đất . Giá trị của k đối với đất là 0,15. Khu vực, từ trên cao, là 8,5 mét vuông.
Sử dụng những dữ liệu này cho đầu vào, chúng tôi nhận được một giá trị cho q của 64 W hoặc 218 BTU mỗi giờ.
Việc tính toán tổn thất nhiệt từ một xy lanh hở một phần như sau.
Chuyển nhiệt bằng đối lưu có công thức tương tự với truyền nhiệt bằng cách dẫn truyền.
Q = h * A * dT
Ở đâu:
Q = tốc độ truyền nhiệt
h = hệ số truyền nhiệt đối lưu
A = diện tích bề mặt
dT = chênh lệch nhiệt độ
Giả sử h = 50 W cho mỗi mét vuông Kelvin (Hệ số cho không khí thay đổi từ 10 đến 100), không khí xung quanh hình trụ là 30 ° C (Điều này giả định rằng không khí ở một mức độ nào đó được làm nóng bằng hình trụ), với 1/2 chiều dài xilanh (chúng tôi giả định cùng một hình trụ như trong Phụ lục B), nhiệt độ bề mặt hình trụ là 65 ° C và hiệu suất truyền nhiệt là 30% (Hiệu quả là ước tính dựa trên mức độ không gian xy lanh-xy lanh được niêm phong tại tầng hầm. Nó chỉ có thể là một dự đoán cực kỳ thô và có thể thay đổi từ 0% đến 50% hoặc hơn), chúng tôi nhận được một giá trị cho Q 2,2 kW.
Thang máy thủy lực tạo ra bao nhiêu nhiệt?
Thang máy thủy lực khá hiệu quả theo hướng lên với hiệu suất tổng thể theo thứ tự 90%. Tuy nhiên, theo hướng xuống, hiệu quả là bằng không; tất cả năng lượng tiềm năng được chuyển thành nhiệt trong dầu.
Nếu chúng tôi có thang máy thủy lực với động cơ 30 mã lực (22 kW) (100 fpm, 2500 pounds), chúng tôi sẽ mất khoảng 10% theo hướng lên và mất 90% theo hướng xuống. Nếu chúng tôi chạy thang máy lên ba tầng (nói 33 feet), chúng tôi có khoảng 20 giây lên ở mức 0.1 * 30 mã lực và 20 giây xuống 0.9 * 30 mã lực. Điều này đại diện cho 12,4 Wh lên và 112 Wh xuống. Vì vậy, mỗi chuyến đi sẽ tạo ra 424 BTU.
Như một so sánh, chúng ta có thể tính toán năng lượng tiềm năng chuyển thành nhiệt theo hướng xuống. Giả sử tổng trọng lượng là 8.250 pound (Otis cho lực 25.232 pound ở đầu xi-lanh và 11.393 pound ở mỗi bộ đệm cho thủy lực 2500 pound) Năng lượng tiềm năng chuyển thành nhiệt là 350 BTU.
Không có tính toán nào trong số những phép tính này đặc biệt chính xác (chúng giả định tải đầy đủ và một loạt các thứ khác) nhưng yếu tố quan trọng và trọng số là số lượng chuyến đi. Giữa thời gian đóng cửa, thời gian chạy, thời gian tải, thời gian dỡ hàng và thời gian mở cửa của chuyến đi khứ hồi trung bình sẽ mất khoảng 80 giây. Vì vậy, số lượng chuyến đi khứ hồi tối đa mỗi giờ sẽ ở trong khu vực 45. Điều này sẽ gây ra tổn thất nhiệt mỗi giờ vào khoảng 19.000 BTU hoặc 5,6 kW. Thật hiếm khi một thang máy thủy lực chạy liên tục trong bất kỳ khoảng thời gian nào. Có thể xảy ra nhiều hơn là một thứ gì đó theo thứ tự từ 30% đến 40% số này là tổn thất nhiệt trung bình mỗi giờ trong ngày làm việc.
