হাইড্রোলিক ফ্যান ড্রাইভ সিস্টেম

টম এস্টাডের

ভূমিকা

অভ্যন্তরীণ দহন ইঞ্জিনে, তাপের মতো অকার্যকরতার কারণে অনেক শক্তি নষ্ট হয়ে যায়। ইনপুট শক্তির মাত্র 30% আসলে যান্ত্রিক শক্তিতে রূপান্তরিত হয়।

বড় যানবাহনের জন্য, ইঞ্জিন কুলিং সিস্টেমের জন্য একটি উল্লেখযোগ্য পরিমাণ অশ্বশক্তি প্রয়োজন এবং ব্যাপকভাবে বৃদ্ধি পায় মেশিনের শব্দের মাত্রা। টায়ার 4 ইঞ্জিনের সাথে, শীতল করার প্রয়োজনীয়তা বেড়েছে এবং আরও দক্ষ সিস্টেমের চাহিদা বহুগুণ বেড়েছে। আগের তুলনায় শান্ত অপারেশন এবং বৃহত্তর মেশিন দক্ষতার জন্য একটি বৃহত্তর ধাক্কা আছে।

প্রচলিত ফ্যান ড্রাইভ সিস্টেমগুলি বেশির ভাগ অবস্থাতেই অতিরিক্ত ঠান্ডা হয় যাতে অধিক চাহিদাপূর্ণ উচ্চ তাপ অপারেশন অবস্থায় পর্যাপ্ত শীতলতা নিশ্চিত করা যায়। এই সিস্টেমের সাহায্যে, ফ্যান চালানোর জন্য ব্যবহৃত অনেক শক্তি নষ্ট হয়। তাপমাত্রা-সক্রিয়, বৈদ্যুতিন-নিয়ন্ত্রিত, হাইড্রোস্ট্যাটিক ফ্যান ড্রাইভ সিস্টেম সূক্ষ্ম নিয়ন্ত্রণ দিতে পারে এবং কম শীতল চাহিদার সময়ে ফ্যানের গতি কমাতে পারে। তাই ফ্যান ড্রাইভ সিস্টেম কম শক্তি ব্যবহার করতে পারে। সংরক্ষিত শক্তি জ্বালানী দক্ষতা এবং মেশিনের সামগ্রিক অপারেটিং দক্ষতা বাড়াতে ব্যবহার করা যেতে পারে।

পরিবর্তনশীল এবং পর্যায়ক্রমে হাইড্রোলিক ফ্যান ড্রাইভগুলি

পর্যায়ক্রমে, বা চালু/বন্ধ ফ্যান ড্রাইভ সিস্টেমগুলি একটি রিলিফ ভালভ ব্যবহার করে একটি নিয়ন্ত্রণ সহ যা হয় চালু বা বন্ধ থাকে। এটি সবচেয়ে সহজ এবং সর্বনিম্ন খরচের বিকল্প। পাম্প ভলিউম এবং রিলিফ সেটিং সর্বাধিক ফ্যানের গতি নির্ধারণ করে। যখন ইঞ্জিনের তাপমাত্রা পূর্বনির্ধারিত স্তরে পৌঁছায়, তখন ভেন্টেড সিস্টেম বন্ধ করে ফ্যান চালু করার জন্য একটি সংকেত প্রদান করা হয়। যখন ইঞ্জিনের তাপমাত্রা একটি নির্দিষ্ট স্তরের নিচে নেমে যায়, তখন সিস্টেমটি বের করার জন্য সিগন্যালটি সরানো হয় এবং ফ্যানকে হয় থামতে বা কম RPM এ চালানোর অনুমতি দেওয়া হয়। যখন ফ্যান চালু থাকে, এটি সর্বোচ্চ গতি এবং শব্দের স্তরে থাকে।

একটি আনুপাতিক রিলিফ ভালভ ব্যবহার করে পরিবর্তনশীল ফ্যানের গতি নিয়ন্ত্রণ হল সবচেয়ে সাশ্রয়ী সমাধান, যা অত্যন্ত উচ্চ অপারেটিং দক্ষতা প্রদান করে। আনুপাতিক ত্রাণ ভালভ দ্বারা সেট চাপের একটি ফাংশন হিসাবে ফ্যানের গতি ভিন্ন হয়। আনুপাতিক চাপ নিয়ন্ত্রণ ভালভ সর্বোচ্চ সেটিং এ থাকা অবস্থায় ফ্যানের সর্বোচ্চ গতি পাওয়া যায়। রিলিফ ভালভ উচ্চ চাপে "ফেলসেফ" হবে যাতে বৈদ্যুতিক সংকেত হারানোর ফলে বৈদ্যুতিক শক্তি হারিয়ে গেলে সর্বাধিক ইঞ্জিন শীতল করার জন্য ফ্যানটি সর্বাধিক গতিতে কাজ করতে পারে।

একটি পরিবর্তনশীল স্থানচ্যুতি পাম্প ব্যবহার করে পরিবর্তনশীল ফ্যানের গতি সবচেয়ে কার্যকর এবং সবচেয়ে শান্ত অপারেশন অফার করে, তবে এই ধরনের সিস্টেমের প্রাথমিক খরচ তুলনামূলকভাবে বেশি, এবং তাই এর ব্যবহার সীমিত। এই সিস্টেমে পাম্প ফ্যান চালায় কিন্তু অন্যান্য ফাংশনও প্রদান করে। যখন অন্যান্য ফাংশনের জন্য ফ্যানের চেয়ে বেশি চাপের প্রয়োজন হয়, তখন ফ্যানের চাপ সীমিত করতে একটি হ্রাসকারী ভালভ ব্যবহার করা যেতে পারে। চাপ ত্রাণ ভালভের পরিবর্তে একটি আনুপাতিক প্রবাহ নিয়ন্ত্রণ ব্যবহার করা হয়। পাম্পে একটি লোড-সেন্স কন্ট্রোল অন্তর্ভুক্ত থাকতে পারে যার জন্য প্রবাহ নিয়ন্ত্রণের একটি সেন্সিং লাইনের প্রয়োজন হবে। অ্যাপ্লিকেশনগুলিতে যেখানে পাম্প সম্পূর্ণরূপে ফ্যান ড্রাইভের জন্য উত্সর্গীকৃত, চাপ এবং প্রবাহ নিয়ন্ত্রণ ভালভগুলি সাধারণত বোল্ট-অন পাম্প নিয়ন্ত্রণের একটি অবিচ্ছেদ্য অংশ হবে।

হাইড্রোলিক ভেরিয়েবল-স্পীড ফ্যান ড্রাইভের সুবিধা

কুল্যান্ট তাপমাত্রার সুনির্দিষ্ট নিয়ন্ত্রণ - নীচের বক্ররেখাটি ফ্যানের গতি বনাম কুল্যান্ট তাপমাত্রার জন্য একটি সাধারণ ফলাফল দেখায়। সুইচ-অন কার্ভ এবং সুইচ-অফ কার্ভ (হিস্টেরেসিস) এর মধ্যে পার্থক্য খুবই ছোট, প্রায় 1°C। এটি সর্বনিম্ন তাপমাত্রার ওঠানামা সহ কুল্যান্ট তাপমাত্রার সুনির্দিষ্ট নিয়ন্ত্রণের অনুমতি দেয়, এমনকি যখন ইঞ্জিনের লোডে চরম পরিবর্তন হয়।

ইঞ্জিন পরিধান হ্রাস - ইঞ্জিন কুল্যান্টকে খুব বেশি গরম হতে দেওয়া ইঞ্জিন তেলের বৈশিষ্ট্যগুলিকে ভেঙে দেয় এবং তৈলাক্তকরণ হ্রাস করে। অপারেটিং তাপমাত্রা দ্রুত পৌঁছানো এবং রক্ষণাবেক্ষণ করা হলে সিলিন্ডার এবং বিয়ারিং পরিধান উল্লেখযোগ্যভাবে হ্রাস করা যেতে পারে।

উচ্চ নমনীয়তা - গাড়ির ডিজাইনারকে ইঞ্জিন এবং কুলিং সিস্টেমের উপাদানগুলির বিন্যাস অপ্টিমাইজ করার অনুমতি দেওয়া হয়। ইঞ্জিনের শব্দ নিরোধক সম্পর্কে এখানে একটি উল্লেখযোগ্য সুবিধা অর্জন করা যেতে পারে।

স্পিড মড্যুলেশন - প্রায় 10 ডিগ্রি সেলসিয়াসের তাপমাত্রা সীমার উপর সর্বনিম্ন থেকে সর্বোচ্চ ফ্যানের গতি ধ্রুবক নিয়ন্ত্রণ প্রদান করে। এটি আকস্মিক গতি পরিবর্তনকে বাধা দেয় যা ড্রাইভের অংশগুলিতে ভারী লোড এবং উচ্চ শব্দের মাত্রা হতে পারে। 10°C এর ব্যান্ডউইথ সর্বনিম্ন এবং সর্বাধিক ফ্যানের গতির মধ্যে অপ্রয়োজনীয় পরিবর্তন ছাড়াই গড় কুলিং আউটপুটকে অনুমতি দেয়।

সর্বোচ্চ গতির সীমাবদ্ধতা - সমানুপাতিক চাপ নিয়ন্ত্রণ ভালভ শক্তি খরচ এবং ইমপেলারের শব্দের মাত্রা নিয়ন্ত্রণ করতে সর্বাধিক ফ্যানের গতি সীমাবদ্ধ করতেও কাজ করে।

শক্তি সঞ্চয় - স্বাভাবিক ঠাণ্ডা করার প্রয়োজনীয়তার অধীনে, ফ্যানটি সর্বাধিক RPM-এর প্রায় 50% থেকে 80% এ কাজ করবে এবং ঠান্ডা আবহাওয়ায় 10% থেকে 20% পর্যন্ত কম যেতে পারে। এর ফলে বিদ্যুৎ সাশ্রয় হয় এবং জ্বালানি খরচ কমে যায়। উপরের বক্ররেখাটি আনুপাতিক নিয়ন্ত্রণ সহ একটি হাইড্রোস্ট্যাটিক ফ্যানের জন্য একটি সাধারণ শক্তি প্রয়োজনীয় বক্ররেখা দেখায়। যখন ফ্যান সর্বোচ্চ গতির 50% এবং 80% এর মধ্যে চলছে, তখন ইনপুট হর্সপাওয়ার সর্বাধিকের প্রায় 40% থেকে 80% পর্যন্ত কমে যায়। ঠান্ডা আবহাওয়ায় এটি সর্বোচ্চ অশ্বশক্তির 15% থেকে 20% পর্যন্ত কম হতে পারে। ইনপুট হর্সপাওয়ার হল ফ্যানের হর্সপাওয়ার এবং সিস্টেমের যান্ত্রিক এবং জলবাহী ক্ষতির সমষ্টি।

ইলেকট্রনিক কন্ট্রোল সিস্টেম এবং উপাদান

হাইড্রোস্ট্যাটিক ফ্যান ড্রাইভ সিস্টেম ফ্যানের গতি প্রতিক্রিয়া সহ সাধারণ একক-সেন্সর সার্কিট থেকে জটিল মাল্টি-সেন্সর সার্কিট পর্যন্ত বৈদ্যুতিন নিয়ন্ত্রণগুলি ব্যবহার করতে পারে। একটি প্রদত্ত অ্যাপ্লিকেশনে ব্যবহৃত ইলেকট্রনিক্সের ধরন সঠিকতা এবং প্রয়োজনীয় নিয়ন্ত্রণের স্তর দ্বারা নির্ধারিত হয়।

একটি সাধারণ দ্বি-গতি নিয়ন্ত্রণে একটি তাপমাত্রা সেন্সর বা সুইচ এবং একটি আনুপাতিক ত্রাণ ভালভ রয়েছে। এই সিস্টেমে কুলিংয়ের চাহিদা বেশি হলে ফ্যানটি সর্বোচ্চ গতিতে চলবে এবং শীতল করার চাহিদা কম হলে মধ্যবর্তী গতিতে চলবে। বৈদ্যুতিন নিয়ন্ত্রণটি ফ্যান শুরু করার আগে তাপমাত্রা সেন্সর বা সুইচ দ্বারা একটি সংকেত তৈরি না হওয়া পর্যন্ত অপেক্ষা করার জন্য সেট করা হয়েছে। এটি ফ্যান কাজ শুরু করার আগে ইঞ্জিনকে তাপমাত্রায় আসতে দেয়।

ইলেকট্রনিক কন্ট্রোলে একটি অন্তর্নির্মিত র‌্যাম্প ফাংশন রয়েছে যা ত্বরণের নিয়ন্ত্রিত হারে ফ্যানের গতি সর্বোচ্চ পর্যন্ত আনবে। এটি ফ্যান ড্রাইভের উপাদানগুলিতে স্টার্টআপ শক লোডিং হ্রাস করে। যখন কুল্যান্টের তাপমাত্রা সেট পয়েন্টের নিচে কমে যায়, তখন ফ্যানের RPM মধ্যবর্তী গতিতে কমে যায়। ফ্যানটি তখন মধ্যবর্তী থেকে সর্বোচ্চ গতিতে একটি র‌্যাম্পেড ত্বরণ সহ দুটি গতির মধ্যে সাইকেল করবে।

চিত্রিত আনুপাতিক সিস্টেমগুলি আরও পরিশীলিত, ফ্যানের গতির আরও সুনির্দিষ্ট নিয়ন্ত্রণ সরবরাহ করে। এই সিস্টেমগুলি একটি পৃথক ফ্যান মডিউল নিয়োগ করতে পারে বা ইঞ্জিন নিয়ন্ত্রণ মডিউল (ECM) থেকে একটি সংকেত ব্যবহার করতে পারে। এই সিস্টেমগুলি সুনির্দিষ্ট ইঞ্জিন তাপমাত্রা নিয়ন্ত্রণ প্রদান করতে পারে। পাখার গতি ক্রমাগত প্রায় 10°C এর উপরে পরিমিত হচ্ছে এবং প্রায় 1°C এর হিস্টেরেসিস।

অ্যাপ্লিকেশান

ফ্যান ড্রাইভ সিস্টেম প্রয়োগ করার সময় বিবেচনা করা প্রধান কারণগুলি হল:
• ফ্যান স্পেসিফিকেশন
• পাম্প/মোটর সাইজিং
• আনুপাতিক ভালভ নির্বাচন
• ইলেক্ট্রনিক নিয়ন্ত্রণের প্রয়োজনীয়তা

ফ্যানের স্পেসিফিকেশন সাধারণত একটি প্রদত্ত RPM এ বায়ুপ্রবাহ স্থাপন করবে যার ফলে একটি হর্সপাওয়ার এবং টর্কের প্রয়োজন হবে। এই স্পেসিফিকেশন থেকে, পাম্প/মোটর নির্বাচন করা যেতে পারে। এটি প্রবাহ এবং চাপের প্রয়োজনীয়তা নির্ধারণ করে যা ব্যবহার করা আনুপাতিক ত্রাণ ভালভ নির্ধারণ করবে। ইনপুট এবং চূড়ান্ত নিয়ন্ত্রণ পরামিতিগুলির জন্য সিস্টেমের প্রয়োজনীয়তার উপর ভিত্তি করে ইলেকট্রনিক্স নির্বাচন এবং প্রোগ্রাম করা যেতে পারে।

উপসংহার

মেশিন ডিজাইনারের জন্য, হাইড্রোস্ট্যাটিক ফ্যান ড্রাইভ কম শব্দ এবং উচ্চ দক্ষতার সাথে ইনস্টলেশনের নমনীয়তা প্রদান করে। ফ্যান ড্রাইভ সিস্টেমের নির্ভরযোগ্যতা উন্নত হয়েছে কারণ উপাদানগুলি কম শক লোডিং সহ কম শুল্ক চক্রে কাজ করে।