Применение гидроаккумуляторов и подбор их размера

Существует несколько возможных применений гидроаккумулятора, в этой статье мы рассмотрим применение г/а как:

• Аккумулятора энергии (энергоаккумулятор)
• Гидравлической пружины
• Компенсатора утечек рабочей жидкости
• Компенсатора теплового расширения рабочей жидкости
• Гидродемпфера

Также мы рассмотрим, каким образом выбирается объем гидроаккумулятора и как осуществляется расчет давления заправки гидроаккумулятора азотом.

Обращаем Ваше внимание, что эта статья носит исключительно информационный характер! Обслуживание оборудования должно осуществляться исключительно в соответствии с эксплуатационной документацией, предоставленной изготовителем оборудования. Проектирование нового оборудования должно осуществляться в соответствии с требованиями государственных стандартов. Мы не несем ответственность за Ваши действия на основании прочитанного, представленный ниже материал недостаточен для принятия технически обоснованных решений.

В таблице приведена расшифровка обозначений основных параметров гидроаккумуляторов, используемых в тексте статьи.

Использование гидроаккумулятора как аккумулятора энергии

Потребление рабочей жидкости  исполнительными механизмами гидросистемы обычно изменяется во времени, подключаются и отключаются гидроцилиндры, повышается и сбрасывается давление.

Гидроаккумулятор позволяет накапливать определенное количество рабочей жидкости и отдавать ее в нужный момент, например в момент работы гидроцилиндров, т.о. обеспечивая необходимый расход и не требуя чрезмерного увеличения производительности насоса. Таким образом гидроаккумулятор позволяет использовать насос меньшего расхода, а это означает, что уменьшается также требуемая мощность, сокращаются потери тепла, снижается уровень шума.

Использование гидроаккумулятора также снижает уровень гидравлических ударов, которые образуются в системе при срабатывании электромагнитных клапанов и при работе насоса.

Ниже приведены основные формулы для расчета гидроаккумуляторов.

При постоянной температуре (изотермический процесс) формулы приобретают следующий вид:

и соответственно: 

Расшифровка параметров представлена в таблице

При адиабатическом процессе формулы приобретают следующий вид:

и соответственно:

где 1/y = 0,7143

Для обеспечения максимальной производительности гидроаккумулятора давление азота должно составлять 0,9хP1.

Температурные влияния

При изменении температуры системы (переход системы к температуре T2) изменяются давление азота в гидроаккумуляторе и параметры его работы.

где V0t — объем гидроаккумулятора с учетом изменения температуры.

Соответственно, если при работе системы температура возрастет до значения Т2, а заправка гидроаккумулятора выполняется при температуре 20°С, необходимо использовать следующее соотношение для определения требуемого давления.

Использование гидроаккумулятора как гидравлической пружины

Как пружина гидроаккумуляторы используются в основном в так называемой гидропневматической подвеске. При таком применении объем гидроаккумулятора выбирается в зависимости от требуемого объема вытесняемой из гидроцилиндра жидкости.

При таком применении гидроаккумуляторы должны комплектоваться предохранительным клапаном, настроенным на давление равное 95% от максимального давления гидроаккумулятора.

Использование гидроаккумулятора для компенсации утечки рабочей жидкости

Пневмогидроаккумуляторы могут использоваться для поддержания давления в закрытом гидравлическом контуре и компенсации потерь, вызванных утечками рабочей жидкости в клапанах и других элементах системы.

Для определения объема гидроаккумулятора необходимо учитывать, какой объем жидкости он должен компенсировать, в течение какого времени и какое допустимое давление он должен обеспечивать.

 Использование гидроаккумулятора для компенсации теплового расширения рабочей жидкости

В закрытой гидравлической системе из-за нагревания жидкости и ее теплового расширения в процессе работы может происходить повышение давления, что может приводить к превышению предельно допустимых для системы значений и к разгерметизации. Для компенсации теплового расширения жидкости и удержания давления в гидросистеме в допустимых пределах используются гидроаккумуляторы.

Для расчета объема жидкости, которая должна быть поглощена гидроаккумулятором используется следующая формула:

где:

• V = объем гидросистемы (в литрах)
• В = коэффициент объемного расширения жидкости

 Применение гидроаккумуляторов для демпфирования пульсаций рабочей жидкости, возникающих при работе насоса

Хорошо известно, что насосы, особенно плунжерные насосы создают пульсации давления в гидросистеме. Величина этих пульсаций определяется конструкцией насоса и частотой его вращения (обороты/мин).

Существует возможность сгладить пульсации давления за счет использования гидроак- кумуляторов.

При расчете объема гидроаккумулятора широко используется формула:

где:

• С = объем рабочей жидкости выталкиваемой плунжером насоса
• К = коэффициент, определяемый типом насоса

Величина давления заправки гидроаккумулятора в данном случае является функцией остаточной пульсации.

Так, если величина пульсации на 5% превышает требуемое значение давления в гидросистеме (Pm), величина P2= Pm+5 и P1=Pm-5.

Величина давления заправки гидроаккумулятора должна быть:

• Р0=0,6хР1- для насосов типа Simplex и Duplex;
• Р0=0,7хР1- для насосов типа Triplex;
• Р0=0,7хР1- для насосов типа Quintuplex и более.

Также на этом этапе необходимо учитывать повышение давления азота с повышением рабочей температуры системы:

На практике для расчета объема гидроаккумулятора бывает проще воспользоваться следующей эмпирической зависимостью:

где Z — коэффициент, зависящий от типа насоса и допустимого уровня остаточных пульсаций.

Приведенное выше соотношение позволяет определить объем гидроаккумулятора, необходимый для гашения пульсаций давления в системе до уровня допустимой достаточной пульсации.