Применение гидроаккумуляторов и подбор их размера

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

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.

Таблица расшифровки обозначений

Обозначен

Наименование Единица измерения
P0 Давление азота bar
P1 Минимальное давление рабочей жидкости bar
P2 Максимальное давление рабочей жидкости bar
V0 Объем гидроаккумулятора литров
ΔV Объем аккумулируемой жидкости литров
T1 Минимальная температура жидкоси °С
T2 Максимальная температура жидкоси °С
Y Температурный коэффициент для азота = 1,4

 

Использование гидроаккумулятора как аккумулятора энергии

Энергоаккумуляторы

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:

Изотерма а

и соответственно:  Изотерма b

Расшифровка параметров представлена в таблице

 

При адиабатическом процессе формулы приобретают следующий вид:

адиабата а1и соответственно:

адиабата b1

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.

температурные влияния

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.

температурные влияния 20

Использование гидроаккумулятора как гидравлической пружины

Гидравлическая пружинаКак пружина гидроак кумуляторы 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

Компенсатор утечекПневмогидроаккумуляторы 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

Компенсатор температурного расширенияВ 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:

тепловое расширениегде:

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


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

ГидродемпферХорошо 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:

расчет пульсаций а1где:

  • С = объем рабочей жидкости выталкиваемой плунжером насоса
  • К = коэффициент, определяемый типом насоса
Таблица значений коэффициента К  в зависимости от типа насоса

Тип насоса

К
Simplex 0.6
Duplex 0.25
Triplex 0.12
Quintuplex 0.06

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:

температурные влияния 20

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

эмпирическая зависимость

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

Таблица Выбора коэффициента Z

Тип насоса

Z Допустимая остаточная пульсация
Simplex 12 ±5%
Simplex 30 ±2,5%
Simplex 60 ±1,5%
Duplex 5 ±5%
Duplex 13 ±2,5%
Duplex 25 ±1,5%
Triplex 2 ±5%
Triplex 4 ±2,5%
Triplex 6 ±1,5%
Quintaplex 1 ±5%
Quintaplex 2 ±2,5%
Quintaplex 3 ±1,5%

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