ASPlight Accumulator Simulation Program

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1 HYDAC Technology GmbH Postfach 1251 D Sulzbach/Saar Industriegebiet D Sulzbach/Saar Tel.: 06897/ Fax: 06897/ (Speichertechnik) BEDIENUNGSANLEITUNG ASPlight Accumulator Simulation Program Inhaltsverzeichnis 1. Programmbeschreibung Systemvoraussetzung lokale Anwendung Installieren und Deinstallieren von ASPlight Installieren von ASPlight (USB-Stick) Installieren von ASPlight (Download) Deinstallieren von ASPlight Starten und Beenden ASPlight starten ASPlight beenden ASPlight Programmoberfläche Berechnungsablauf Beispielaufgabe /13 Stand:

2 1. Programmbeschreibung ASPlight ermöglicht es Ihnen durch Eingabe weniger Speicherparameter Drücke, Volumen, Temperatur sowie Druck- und Volumenverhältnis eines Hydro-Speichers zu berechnen. Die Berechnung ähnelt der eines Taschenrechners. Grundkenntnisse zum Betriebsverhalten von Hydro-Speichern werden hierbei vorausgesetzt. 2. Systemvoraussetzung lokale Anwendung Microsoft Windows XP, Windows Vista, Windows 7 Microsoft.NET Framework 3.5 oder höher (weitere Informationen hierzu unter Bildschirmauflösung: 800 x 600 Pixel oder höher 3. Installieren und Deinstallieren von ASPlight Stellen Sie sicher, dass Sie auf Ihrem Computer als Administrator angemeldet sind oder über Administratorrechte verfügen Installieren von ASPlight (USB-Stick) Schließen Sie alle geöffneten Anwendungen. USB-Stick mit der darauf befindlichen ASP-Software mit Ihrem Computer verbinden. Sollte die Installation nicht automatisch starten, wechseln Sie im Explorer-Verzeichnis Ihres Computers zum USB-Port. Doppelklicken Sie auf die Installations-Datei (Dateiformat =.msi). Folgen Sie den Anweisungen auf dem Bildschirm Installieren von ASPlight (Download) Laden Sie die aktuelle ASP-Software unter herunter und speichern Sie diese (ZIP-Datei). Extrahieren Sie die gezippten Dateien. Doppelklicken Sie auf die Installations-Datei (Dateiformat =.msi). Folgen Sie den Anweisungen auf dem Bildschirm. 2/13 Stand:

3 3.3. Deinstallieren von ASPlight Klicken Sie in der Windows-Taskleiste auf Start Systemsteuerung. Klicken Sie auf eine der folgenden Schaltflächen: - Windows Vista oder Windows 7: Klicken Sie in der Kategorie Programme auf den Link Programm deinstallieren. - Windows XP: Klicken Sie auf das Symbol Software. Aus der Liste der Programme ASP auswählen und auf Deinstallieren klicken. Folgen Sie den Anweisungen auf dem Bildschirm. 4. Starten und Beenden 4.1. ASPlight starten Klicken Sie in der Windows-Taskleiste auf Start Programme HYDAC Software ASP light 4.2. ASPlight beenden Um ASPlight zu schließen, klicken Sie in der rechten oberen Ecke der Arbeitsoberfläche auf das X. 3/13 Stand:

4 5. ASPlight 5.1. Programmoberfläche Die Programmoberfläche des ASPlight ist, wie in nachfolgender Übersicht zu sehen, in verschiedene Felder aufgeteilt und besteht aus: Auswahlfeldern, Bedien- und Eingabefeldern sowie aus Ergebnis- und Informationsfeldern. Diese werden auf den nachfolgenden Seiten genauer beschrieben. = Betriebsgas: = Einheiten: = Austauschgeschwindigkeit: Auswahl zwischen N2 (Stickstoff), He (Helium) und Air (Luft) für Temperatur, Druck und Volumen Auswahl zwischen adiabater (schneller) und isothermer (langsamer) Zustandsänderung = Austauschrichtung: Auswahl zwischen charge (= laden) und dischage (= entladen) = Berechnungs- und Eingabeparameter: für Speicherparameter wie Druck, Volumen, Temperatur = Nummernblock: kann zur Eingabe der Werte genutzt werden = Ergebnisschaltfläche: hier zur Berechnung von z.b. V 0 = Informationsfeld: Informationen zum Druck-/Volumenverhältnis = Ergebnisfeld: hier mit V 0 bei T min und T max 4/13 Stand:

5 Betriebsgas Das Auswahlfeld Betriebsgas lässt, neben der üblicherweise voreingestellten Gasart Stickstoff (N 2 ), auch die Auswahlfeldern Helium (He) und Druckluft (Air) zu. Hier können Sie die gewünschte Gasart einstellen. Hydro-Speicher dürfen nur mit Stickstoff und nicht mit Sauerstoff oder Luft gefüllt werden, Explosionsgefahr! Bei Abweichungen bitte Anfragen Einheiten Die physikalischen Einheiten für Temperatur, Druck und Volumen können wie folgt ausgewählt werden: Temperatur: Grad Celsius ( C), Fahrenheit ( F), Kelvin (K) Druck: bar, psi, MPa (Mega Pascal) Volumen: Liter (L), Gallonen (Gal (US)) Durch Anklicken der jeweiligen Schaltfläche wird die gewünschte Einheit aktiviert. Der Wert, der ein- bzw. ausgegeben wird, erfolgt nun in dieser eingestellten Einheit. Folgende Übersicht zeigt den Zusammenhang zwischen physikalischer Einheit und Berechnungsparameter. Physikalische Einheiten Temperatur [ C, F, K] Druck [bar, psi, MPa] Volumen [L, Gal (US)] Berechnungsparameter T max T min T 0 p 2 p 1 p 0 V V 0 p 0Tmin p 0Tmax 5/13 Stand:

6 Austauschrichtung Hydropneumatische Speicher werden im Allgemeinen zur Energiespeicherung eingesetzt. Der Speicher soll zu einer bestimmten Zeit eine gewisse Menge Energie/Flüssigkeit zur Verfügung stellen. Das heißt er wird entladen = discharge. entladen Umgekehrt wählen Sie laden = charge, wenn der Speicher in seiner Anwendung gefüllt werden soll. Beide Austauschrichtungen, sowohl Laden als auch Entladen, können schnell oder langsam erfolgen, siehe hierzu Austauschgeschwindigkeit. laden 6/13 Stand:

7 Austauschgeschwindigkeit In der Thermodynamik existieren unterschiedliche Zustandsänderungen für Gase. Das ASPlight beschränkt sich auf die beiden Extremwerte zur Berechnung: Austauschgeschwindigkeit im p-v-diagramm adiabate (= isentrope) Zustandsänderung = kein Wärmeaustausch Bei dieser Auswahl legt das Programm sehr schnelle Speicherlade- bzw. -entladevorgänge zugrunde. Ein Austausch von Wärme mit der Umgebung findet hierbei nicht statt. Diese Auswahl führt zu großen Speichervolumina bzw. zu kleinen V-Werten. isotherme Zustandsänderung = vollständiger Wärmeaustausch Bei dieser Auswahl legt das Programm sehr langsame Speicherlade- bzw. -entladenvorgänge zugrunde. Ein Austausch von Wärme mit der Umgebung findet hierbei vollständig statt. Im Ergebnis werden vergleichsweise kleinere Speichervolumina bzw. große V-Werte ausgegeben. 7/13 Stand:

8 Berechnungs- und Eingabeparameter Berechnungsparameter Eingabeparameter Der markierte Bereich besteht aus den Berechnungsparametern (p 2, p 1, p 0, V, V 0 ), sowie den Eingabeparametern (T 0, T min und T max ). Die Berechnungsparameter sind Ein- und Ausgabewerte, die zur Berechnung eines Hydro-Speichers benötigt werden. Sie können als mathematische Gleichung verstanden werden, die nach der gesuchten Größe umgestellt wird. Ein Wert kann erst dann berechnet werden, wenn alle anderen Berechnungsparameter eingegeben wurden. Der Wert p 0 wird in Abhängigkeit von T 0, T max, sowie von p 1 vorgeschlagen. Soll ein Eingabewert für p 0 vorgegeben werden, d.h. vom Anwender erzwungen werden, ist er nach der Temperatureingabe und auch nach Eingabe von p 1 manuell abzuändern. Nachfolgende Übersicht zeigt die Ein- und Ausgabemöglichkeiten der Parameter: Eingabeparameter Eingabemöglichkeit Abkürzung Beschreibung Eingabewert Ausgabewert (Berechnung möglich) p 2 maximaler Betriebsüberdruck x x p 1 minimaler Betriebsüberdruck x x p 0 Vorfülldruck x V Entnahmevolumen x x V 0 effektives Gasvolumen x x T 0 Gasfülltemperatur x T min minimaler Betriebstemperatur x T max maximale Betriebstemperatur x p 0Tmin Vorfülldruck bei T min x p 0Tmax Vorfülldruck bei T max x p 2 : p 0 Druckverhältnis x V 0 : V 2 Volumenverhältnis x Soll der Wert für p 0 vorgegeben, d.h. erzwungen, werden, ist dieser nach Temperatureingabe und nach Eingabe von p 1 manuell abzuändern. 8/13 Stand:

9 Zur grafischen Darstellung siehe p-v-diagramm eines Speicherzyklus. Hier sind alle Parameter der Speicherberechnung enthalten. Austauschrichtung im p-v-diagramm Nummernblock Der Nummernblock ist wie der eines Taschenrechners aufgebaut. Alternativ zur Eingabe der Berechnungsparameter über die Tastatur, können diese auch mit Hilfe der Maus/Touchpad ausgewählt werden. 9/13 Stand:

10 Ergebnisschaltfläche Die Ergebnisschaltfläche wechselt ihre Beschriftung je nach aktiviertem Berechnungsparameter (z.b. p 2 =, p 1 =, V =, V 0 =). Sie entspricht der Gleichtaste eines Taschenrechners. aktivierter Berechnungsparameter, hier V 0 Ergebnisschaltfläche, hier mit der Beschriftung V 0, da Berechnungsparameter V 0 zur Berechnung aktiviert wurde, alle anderen Parameter wurden eingegeben Ergebnisfeld mit V 0 bei T min und T max Informations- und Ergebnisfelder Nach Drücken der Ergebnisschaltfläche werden, sowohl auf der linken als auch auf der rechten Seite, die nachfolgenden Informations- und Ergebnisfelder angezeigt. Informationsfeld: Druckverhältnis Informationsfeld: Vorfülldruck bei T min und T max Informationsfeld: Volumenverhältnis Achtung, wird nur angezeigt wenn der kritische Zustand erreicht ist. Ergebnisfeld: je nach Berechnungsparameterauswahl verändert sich hier die Beschriftung. Ergebnisfeld Die Auswahl, welcher Berechnungsparameter im Ergebnisfeld bei T min und T max angezeigt wird, kann durch Anklicken im Berechnungsparameterbereich festgelegt werden (hier V 0Tmin und V 0Tmax ). 10/13 Stand:

11 Informationsfelder Neben dem eigentlichen Ergebnisfeld bietet ASPlight wichtige Informationen, die auf eine Speicherart (Blasen-, Kolben- oder Membranspeicher) schließen lassen. p 2 : p 0 = Druckverhältnis maximal, hier p 2 : p 0 = 2,5 : 1 V 0 : V 2 = Volumenverhältnis wird nur angezeigt, wenn der kritische Zustand erreicht ist. Der kritische Zustand ist bei V 0 : V 2 > 4 : 1 bzw. V 0 : V 2 > 10 : 1. Im oben genanntem Beispiel empfiehlt sich z.b. der Kolbenspeicher, je nach Anwendung können auch Membranspeicher eingesetzt werden. Dies ist mit HYDAC abzustimmen. p 0Tmin = Hydro-Speicher müssen vor Inbetriebnahme mit einem Vorfülldruck und beaufschlagt werden (p 0 bei T 0 ). Diese Werte geben die Höhe des Vorfülldrucks p 0Tmax bei minimaler bzw. maximaler Umgebungstemperatur an, hier: p 0Tmin = 79,68 bar, d.h. der Vorfülldruck des Hydro-Speicher erreicht bei einer Umgebungstemperatur von 10 C den Wert 79,68 bar p 0Tmax = 89,92 bar, d.h. der Vorfülldruck des Hydro-Speicher erreicht bei einer Umgebungstemperatur von 40 C den Wert 89,92 bar. Der Vorfülldruck verändert sich durch Betriebstemperaturveränderung. 11/13 Stand:

12 5.2. Berechnungsablauf Die Berechnung von ASPlight ähnelt der eines Taschenrechners. Im folgendem wird der Ablauf einer Berechnung dargestellt: 1. Gasart auswählen 2. Einheiten einstellen 3. Austauschgeschwindigkeit festlegen 4. Austauschrichtung festlegen 5. Bekannte Berechnungsparameter eingeben 6. Gesuchten Berechnungsparameter aktivieren (hier V 0 ) 7. Ergebnisschaltfläche betätigen 8. Ergebnis- und Informationsfelder ablesen und bewerten (Voreinstellung wird übernommen) (p 0 wird in Abhängigkeit von T und p 1 vom Programm vorgeschlagen) (Beschriftung kann je nach Berechnungsparameterauswahl abweichen) 12/13 Stand:

13 5.3. Beispielaufgabe Situation Ein Verbraucher benötigt innerhalb sehr kurzer Zeit 2,5 Liter Hydraulikflüssigkeit. Der minimale Druck soll 180 bar nicht unterschreiten. Die eingesetzte Pumpe lädt den Speicher auf maximal 350 bar. Der Speicher wird bei 20 C vorgefüllt Aufgabe Speicher Nennvolumen = V Lösungsweg V 0 bei T min = 19,07 l V 0 bei T max = 12,9 l Zusatzinformationen: p 2 : p 0 = 2,8 : 1 p 0Tmin = 124,85 bar p 0Tmax = 161,48 bar Bewertung Aufgrund des Druckverhältnisses von 2,8 : 1 können Blasen-, Kolben- und Membranspeicher eingesetzt werden. Da jedoch das Ergebnis V 0 zwischen 12,9 und 19,07 Liter liegt, empfiehlt sich ein Blasen- oder Kolbenspeicher. Membranspeicher werden nur bis zu einem Nennvolumen von 4 Liter angeboten. 13/13 Stand: