Virtuelle Inbetriebnahme für Servohydraulik – neue Möglichkeiten in der Antriebssimulation

Durch die Abbildung von Pumpeneigenschaften wie den volumetrischen und hydraulischmechanischen Wirkungsgrad und die Berücksichtigung von Systemeigenschaften wie variable Ölvolumen, Leitungsverluste und Leckageverhalten können komplette Servohydraulik-Anwendungen in der Simulation ausgelegt und virtuell in Betrieb genommen werden. Diese Ergebnisse können später auf die reale Anwendung übertragen werden, wodurch sich der Aufwand für die Entwicklung und Inbetriebnahme von servohydraulischen Maschinen und Anlagen deutlich reduziert.

Kritische Zustände simulieren und vorab testen

Mit ProSimulation können nicht nur die idealen Reglereinstellungen für die spätere Maschine ermittelt werden. In einem weiteren Schritt können auch kritische Zustände simuliert und die Auswirkungen auf den Prozess sowie das Verhalten des Antriebssystems getestet werden.

Ein Beispiel ist die reglerintegrierte Funktion „Thermischer Pumpenschutz“. Diese smarte Funktion ist optional für die Baumüller-Servoumrichter verfügbar und verhindert eine thermische Überlast im Hydrauliksystem, welche im Maschinenzyklus insbesondere bei langen Haltezeiten von hohen Drücken und geringem Durchfluss auftreten kann. Dies erhöht den Verschleiß und kann zu einem vorzeitigen Ausfall der Pumpe führen. Über ein Temperaturmodell wird direkt im Regler die thermische Pumpenauslastung berechnet. Wird dabei ein kritischer Schwellwert erreicht, werden hydraulische Bypässe zur Entlastung der Pumpe zugeschaltet, welche für einen höheren Durchfluss und eine bessere Wärmeabfuhr sorgen. Dadurch wird der Betriebspunkt der Pumpe aus dem temporär zulässigen Betriebsbereich in den dauerhaft zulässigen Betriebsbereich verschoben und Schäden durch Heißlaufen verhindert.

In ProSimulation kann das Hydrauliksystem zunächst komplett virtuell aufgebaut und getestet werden. Im zweiten Schritt wird der Maschinenzyklus simuliert und auf eine thermische Überlastung der Pumpe geprüft. Treten kritische Betriebspunkte auf, kann die oben beschriebene Pumpenschutzfunktion auch in der Simulation aktiviert werden. Auf diese Weise können kritische Betriebspunkte schon im Entwicklungsprozess erkannt und vermieden werden.

Entwicklungskosten reduzieren und schneller auf den Markt

Die neuen Funktionen in ProSimulation erweitern den Einsatzbereich der Antriebssimulation für Maschinenhersteller deutlich, steigern die Effizienz im Entwicklungsprozess und verkürzen die Time2Market signifikant. So können Maschinenbauer angesichts eines steigenden Kostenund Wettbewerbsdrucks ihre internen Prozesse weiter optimieren. Gleichzeitig können die optimalen Reglereinstellungen direkt am Modell getestet und für die spätere Applikation verwendet werden. Die Parameter für den Antrieb werden bei der realen Inbetriebnahme vom Applikationsingenieur nur noch aufgespielt. Plug & Play für die optimalen Zykluszeiten.

Die Antriebssimulation fördert aber auch die Nachhaltigkeit: Durch eine exakte Auslegung der Motoren werden Überdimensionierungen des Servoantriebs vermieden. Die Motoren laufen im optimierten Lastbereich. Je nach Laufzeit der Maschine können auf diese Weise Energiekosten eingespart werden. Ganz nebenbei wird auch noch der Footprint der Maschine optimiert.

ProSimulation live

Vom 23. – 25. November 2021 zeigen die Experten von Baumüller bei Live-Calls, wie die Funktion „thermischer Pumpenschutz“ in einer servohydraulischen Anwendung in ProSimulation nachgestellt werden kann.