실질적 비용 절감 기여
속도 제어 유압 파워 팩의 이점은 기술적인 개선에만 국한되지 않는다. 시스템의 에너지 효율을 높임으로써 생산 과정에서의 제반 비용을 줄여 실질적인 비용절감에 기여한다.
예를 들어 기존 시스템의 유압 효율이 약 35%라면, 속도 제어 파워 팩을 통해 55% 이상의 효율을 달성할 수 있다. 정격 출력이 3kW인 전원 팩은 평균 소비 전력을 약 1kW 줄일 수 있는 것이다. 에너지 비용이 0.15/kWh인 작업장에서 2교대로 240일의 작업이 이뤄진다고 가정하면, 연간 기계 사용료로 기계당 600유로의 절감 효과이다. 이처럼 속도 조절을 위한 추가 비용은 매우 빠르게 회수된다.
유압식 클램핑 척 동작 시 회전 변속기의 오일 누출에 대해서도 속도제어 파워팩이 효과적이다. 클램핑 척이 분당 5000회 이상으로 회전한다면, 회전식 변속기에서는 분당 2~6리터의 유출이 이뤄진다. 이러한 손실은 일정한 비율로 균형을 이뤄야 하는데, 유압 액츄에이터(클램핑 척, 심 압대, 안정 장치, 공구 교환기 등)는 유량과 유속 요구 사항에 변동을 유발한다. 따라서 기계 제조업체에게는 이러한 시스템 고유의 변동에서 최소의 에너지 손실로 균형을 유지하도록 하는 유압 시스템의 배치가 권장된다.
주의할 점은 갑작스런 유량 요구에 맞추기 위해 파워 팩이 신속하게 가속되어야 한다는 점이다. 일반적으로 모터와 펌프의 크기에 따라 공칭 속도에 도달할 때까지 약 0.2초가 소요된다. 이 단계에서 압력의 손실을 상쇄하기 위한 추가적인 유압 어큐뮬레이터가 필요할 수 있다. 하지만 이를 위한 어큐뮬레이터의 크기는 500cm3이면 충분하다.
속도 제어 파워 팩이 ‘해법’
작동 비율이 개선된 속도 제어 파워 팩은 유압 시스템의 냉각 요구를 줄일 수 있다. 열 교환기의 경우, 일정하고 가압되지 않아야 하기 때문에 기존의 열교환기를 사용하여 유압 시스템의 열을 방산하기는 어렵다. 반면 HAWE Hydraulik의 컴팩트 파워 유닛과 같은 제품은 냉각 팬과 하우징으로 열을 발산할 수 있어 시스템 냉각에 기여한다.
주파수 변환기와 함께 파워 팩을 유용하게 배치하려면 제어 장치에 특별한 주의를 기울여야 한다. 정확한 압력 및 유량의 요구 사항을 파악하면 추가적인 밸브 없이도 컨트롤러가 항상 ‘정확한’ 공급을 보장할 수 있다.
시스템 압력을 필요한 최소 수준으로 낮추는 경우에도 한층 지능화된 이점을 전달한다.
예를 들어 미리 설정된 클램핑 압력이 20bar인 경우, 손실분을 포함해 50bar의 압력이 요구된다. 손실을 줄여 시스템 압력이 25bar로 낮출 수 있다면 50%의 에너지 절감 효과를 거둘 수 있는 것이다. 여기에서 필요로 하는 것은 유압 시스템의 제어에 맞춰 미세 조정이 가능한 추가 소형 프로그래머블 밸브 컨트롤러뿐이다.
속도 제어 파워팩과 프로그래머블 로직 밸브 제어의 조합은 유압 선반 외에도 다양한 분야에 이점을 준다.
예를 들어 압력이 설정치로 작동하는 경우, 속도 제어 파워 팩으로 고정밀 전원 제어를 실현할 수 있는데, 이는 테스트 애플리케이션에서 특히 유용하다.
어떤 테스트 애플리케이션의 경우에는 미리 정의된 속도로 하중에 독립적인 하중 지수를 필요로 하는데, 속도 제어 파워 팩은 이러한 요구를 쉽게 해결한다. 공급 유량에 의존하는 유압 실린더의 속도를 파워 팩으로 쉽게 조절할 수 있기 때문이다. 고정밀 속도 제어가 필요한 경우에는 위치 센서 시스템의 피드백을 결합함으로써 간단하게 해결할 수 있다.
주파수 변환기가 있는 파워 팩은 지금까지 거의 사용되지 않은 또 다른 기능도 제공한다. 추가적인 센서 없는 시스템 진단이 그것이다. 전력과 압력은 회전 속도와 유속에 직접 연결되는데, 컨버터를 통해 현재의 회전 속도와 전력 흡수에 대한 출력 신호를 얻을 수 있다. 즉 신호 편차의 평가를 통해 펌프 마모 또는 고장과 같은 시스템의 중단을 탐지, 추가적인 센서 없이도 시스템 진단이 가능하게 된다.
