Load Sensing Control
การควบคุมระบบ Hydraulic ด้วย Load Sensing Control
บทนำ
Load sensing ถูกใช้ควบคุมในระบบ Hydraulic เริ่มในปี 1970 และประโยชน์ของ Load sensing เป็นที่รู้จักกันดีโดยเฉพาะอย่างยิ่งงาน Mobile การควบคุมประเภทนี้ ได้นำไปสู่การพัฒนาให้สิ้นเปลืองกำลังงานของเครื่องจักรให้ทำงานน้อยลง สำหรับงานที่หลากหลายรวมถึงการ Commissioning ที่สะดวก และมีความสามารถในการปรับตั้งสมรรถภาพของตัวแปรต่างๆให้เหมาะสมกับความสามารถของเครื่องจักร และผลผลิตสูงสุดของผู้ปฏิบัติงาน ด้วยข้อดีอันนี้ ทำให้ Load sensing มีข้อดีมากกว่า Fixed Pump ในรุ่นเก่าๆ
จากรูป สังเกตว่าหากต้องการปั๊ม 180 l/min ความดัน 200 bar Power input กำหนดจากสูตรทางทฤษฎี = 60 Kw. ปั๊มหมุนตัวเปล่าโดยผ่าน Directional control valve วงจรประกอบด้วย Flow control แบบ Meter in ซึ่งวงจรตามรูป นี้ดูเหมือนเป็นวงจรที่ดีที่สุด แต่หากเราพิจารณาให้ดีแล้ว เปรียบเสมือนคุณขับรถขึ้นเขา คุณต้องเร่งเครื่องให้ได้ Power สูงสุด เพื่อที่จะนำรถคุณขึ้นไปได้ ด้วยความที่มันเป็นระบบคงที่คุณเหยียบคันเร่งคงที่ในขณะนั้น แต่ในขณะลงเขาคุณไม่ปลดคันเร่ง แต่คุณใช้การเหยียบเบรคเพื่อช่วยในการลดความเร็วของคุณ สิ่งที่เกิดขึ้นคือ ความสิ้นเปลืองพลังงานและความร้อนที่เกิดจากเบรค ซึ่งไม่เป็นผลดี จากตัวอย่างนี้ หากเราเพิ่มตัวทำงานขึ้นอีก 2 ตัว ตามรูป ด้านล่างนี้
โดยที่ตัวทำงานแต่ละตัวนี้ต้องการอัตราการไหลเท่ากับ 60 l/min ความดันใช้งานตามรูป แน่นอนอัตราการไหลของปั๊มจะต้องสามารถที่จะรองรับการทำงานของตัวทำงานทั้ง 3 ตัวในขณะที่ใช้งานได้พร้อมกัน นั่นคือ ปั๊มจะต้องจ่ายน้ำมันเท่ากับ 180 l/min และความดันออกแบบจะเท่ากับ 200 bar ทำให้ Input power เท่ากับ 60 kw แต่ถ้าหากเราสั่งให้ตัวทำงานตัวซ้ายสุดทำงานตัวเดียว ผลที่เกิดขึ้นสามารถอธิบายตามกราฟด้านล่าง
กล่าวคือ Input Power 60 kw , Power ที่ต้องการที่จะทำงาน 10 kw เพราะ ฉะนั้น Power สูญเสีย 50 kw ซึ่งอยู่ในรูปของอัตรากรไหลที่ผ่าน Relief valve ลงถังที่ความดัน 200 bar และกลายเป็นความร้อนทั้งหมด หรือสามารถอธิบายได้อีกมุมหนึ่งว่า หากใช้งานภายใต้ Load ที่สูงสุดค่าความสูญเสียจะน้อยแต่ถ้าใช้งานภายใต้ Load ที่ต่ำสุดค่าความสูญเสียจะมากสุด
ปั๊มแบบ Load sensing มาแทน Fixed pump และ แบบ Pressure compensate ตามรูป เราจำเป็นต้อง Set relief valve เช่นเดียวกันกับ Pressure compensate ปั๊ม ในทำนองเดียวกัน หากต้องการให้ตัวทำงานตัวซ้ายสุดทำงานเพียงตัวเดียว จะทำให้สิ้นเปลืองพลังงานและความร้อนน้อยที่สุด ดังแสดงในกราฟต่อไป
จากกราฟ จะเห็นว่า Input power เท่ากับ 11 kw , Power ของตัวทำงาน ตัวซ้ายสุด ( Output power ) = 10 kw เพราะฉะนั้น Pressure wasted ที่เกิดขึ้น = 1 kw วิธีนี้เป็นวิธีที่ดีที่สุดและประหยัดพลังงานที่สุดวิธีหนึ่ง
การนำ Fixed Pump มาใช้ในวงจร Load sensing ตามรูป จะอาศัยการทำงานของ Pilot Operated Relief Valve เป็นอุปกรณ์รักษาความดันตกคร่อมของ Flow control จากสูตร Q = 24.12 x A x √∆P ( เมื่อไม่คิดผลกระทบเนื่องจากความหนืด) จะเห็นว่า หากเราควบคุมให้ ∆P คงที่ได้ จะส่งผลให้อัตราการไหลนั้นคงที่ในขณะที่ A มีค่าเท่าเดิม
