В гидроаккумуляторе нет давления воздуха: виды, диагностика причин и способы ремонта

Содержание

Почему нет давления в насосе

Если насосная станция не набирает давление и не отключается, необходимо рассмотреть ряд возможных причин. В большинстве случаев это происходит, если нарушена работа некоторых узлов механизма или неправильно подобрана техника – не соответствует основным параметрам

гидротехнического сооружения. Существуют причины, из-за которых устройство не может самостоятельно отключиться. Если исключить все вероятные факторы, можно наладить работу агрегата собственными силами. Насос обеспечивает доставку жидкости со дна гидротехнического сооружения в систему водоснабжения. Чтобы вода поднималась с достаточной скоростью и в требуемых объемах, необходимо поддерживать давление. Заметить, что оно изменилось, можно по внешним признакам. Так, при ослаблении напора воды предполагают ухудшение работы агрегата или изменение в самом гидротехническом сооружении.

Регулировка давления выполняется с помощью гидроаккумулятора. Благодаря этому элементу системы снижается частота включений и отключений насоса. Гидроаккумулятор представляет собой накопительный бак, создающий необходимое давление благодаря силе упругости воздуха.

Совместная работа насосного агрегата и гидроаккумулятора регулируется при помощи реле. При существенном падении давления реле включает насос.

Насос не обеспечит напор достаточной силы, он должен использоваться вместе с гидроаккумулятором и реле давления. При такой комбинации элементов системы обеспечивается непрерывная подача воды в трубопровод, а оттуда – к сантехническим приборам. Рекомендуется устанавливать насосную станцию на объектах, где люди проживают постоянно (частный дом). На даче можно использовать только насос.

Если насос не может поднять воду, этому часто способствуют внешние факторы:

Внешние сбои в работе насоса.

1. Снижение уровня жидкости в гидротехническом сооружении, в данном случае агрегат сначала плохо качает воду, а вскоре перестает выполнять свою функцию, работает вхолостую. При этом увеличивается износ прибора, он быстро выходит из строя, т. к. не предусмотрена возможность функционирования всухую.

2. Недостаточно большая глубина гидротехнического сооружения (до 8 м), это становится причиной поломки, если снижается уровень грунтовых вод. При небольших размерах скважины такие изменения ощутимы сильнее.

3. Если планируется монтировать насосную станцию на участке, предусматривается возможность установки фильтрующего элемента. Он располагается на входе системы – крепится к подающему патрубку на дне гидротехнического сооружения и постоянно контактирует с загрязнениями (песок, известь, вещества, содержащиеся в воде). Если не производить очистку фильтра, вода перестанет подниматься.

Если сила создаваемого напора воды была небольшой изначально, велика вероятность, что техника была подобрана неправильно из-за ошибочного расчета ее мощности. В результате насосная станция становится малоэффективной: вода часто отсутствует или подается с перебоями.

При расчете мощности устройства всегда делается запас (10-15%), что позволит компенсировать погрешности и воздействие негативных факторов при эксплуатации. Если данные нюансы не были учтены, агрегат работает на пределе своих возможностей: часто включается и отключается или функционирует непрерывно, что приводит к быстрому износу, появлению неполадок. В лучшем случае требуется ремонт устройства, а в худшем – он выходит из строя.

Мощность электродвигателя насоса может оказаться недостаточной и в случае, когда агрегат эксплуатируется долго. Это происходит при изменении конфигурации трубопровода: увеличиваются его длина или диаметр, меняется направление вследствие переноса некоторых сантехнических приборов, перестройки объекта и его перепланировки.

Еще одной причиной падения давления на фоне низкой мощности устройства является увеличение глубины скважины. Каждая разновидность насоса предназначена для эксплуатации при заданных условиях. Если исходные данные меняются, следует выбрать другой вариант агрегата. В зависимости от разновидности устройства могут выйти из строя разные узлы: рабочее колесо, мембрана. Данные элементы конструкции часто функционируют на высокой скорости, а значит, подвергаются воздействию высоких нагрузок, что приводит к быстрому износу. Если со дна скважины поднимается вода с примесями песка или в ней присутствуют другие загрязнения, это может ускорять истирание деталей.

При ослаблении силы напора без видимых причин (уровень воды в скважине в норме, мощность достаточная, перепады напряжения в сети не наблюдаются) можно предположить выход из строя насоса. Если насос дешевый, то заниматься ремонтом часто нецелесообразно, т. к. его стоимость может быть высокой.

Статьи: настройка реле давления и регулировка воздуха в гидроаккумуляторе

Реле давления — элемент который управляет работой насосной станции (например AQUAJET или AQUAJET-INOX) и который делает возможной её работу в автоматическом режиме. Реле давления имеет несколько характеристик:

Давления включения (P_вкл) — это то давление (бар), при котором происходит включение насосной станции путем замыкания контактов в реле давления. Иногда давление включения еще называют „нижним“ давлением.

Давление выключения (P_выкл) — это давление (бар), при котором происходит выключение насосной станции путем размыкания контактов в реле давления. Иногда давление выключения еще называют „верхним“ давлением.

Перепад давления (ΔP) — абсолютная разница между давлением выключения и давлением включения (бар).

Максимальное давление выключения — это то максимальное давление (бар), при котором возможно отключение насосной станции.

Любое реле давления имеет заводские установки и, как правило, они следующие:

Давление включения: 1,5-1,8 бар

Давление выключения: 2,5-3 бар

Максимальное давления выключения: 5 бар

Как все это работает:

Допустим, насосная станция подключена (об этом в статье «Подготовка насосной станции DAB к работе»), и вся система заполнена водой. После открытия любого крана (душ, мойка и т. п.) и начала водоразбора, давление в системе начнет плавно (благодаря мембранному гидробаку) падать, что легко отследить по манометру. Все это время вода поступает потребителю из гидробака. При достижении „нижнего“ давления включения (его можно также отследить по манометру в момент включения насоса) контакты внутри реле давления замкнутся и насос запустится. Все остальное время водоразбора насос продолжает работать, подавая воду напрямую потребителю. После завершения водоразбора (все краны закрыты), насос все еще продолжает работать, только теперь вода подается не потребителю, а закачивается в гидробак (т.к. больше ей некуда деться) и давление плавно возрастает. При достижении давления выключения (можно легко отследить по манометру в момент остановки насоса) контакты внутри реле давления размыкаются и насос останавливается. При следующем водоразборе цикл повторяется. Все довольно просто.

Но что делать если заводские установки реле давления не очень комфортны? Например: на верхних этажах давление падает очень заметно, или система очистки воды требует на входе не менее 2,5 бар, в то время как насос включается только при 1,5-1,8 бар.

Настроить реле давление можно и самостоятельно:

Записываем по манометру давление включения и выключения при работающем насосе. Отключаем питание от насоса и снимаем верхнюю крышку реле давления (как правило, отвернув один винт). Вы увидите два винта, один более большой, находится в верхней части реле, а второй, немного меньшего размера, находится под ним. Верхний винт отвечает за давление выключения и как правило рядом с ним находится буква «P» и стрелка со знаками «+» и «-». Затем вращаем винт в нужном направлении (если давление выключения необходимо поднять то вращаем по направлению знака «+», если опустить то в направлении знака «-»). Сколько вращать? Сделайте оборот (пол оборота, полтора — сколько хотите). После этого запускаем насос и смотрим, при каком давлении он выключится теперь. Запоминаем, выключаем питание насоса, и вращаем винт дальше, опять запускаем насос и записываем новое значение, таким образом приближаясь к нужному значению.

Нижний винт отвечает за разницу между давлением выключения и давлением включения. Как правило рядом написано «ΔP» и находится стрелка со знаками «+» и &laquo-». Настройка разницы давлений аналогична настройке давления выключения. Остается только один вопрос, какой она должна быть? Разница между давлением включения и выключения обычно составляет 1,0-1,5 бар. Причем чем выше давление выключения, тем большей может быть эта разница. Например, при заводских установках P_вкл = 1,6 бар, P_выкл = 2,6 бар разница составляет 1 бар, это как раз стандартное значение. Если мы хотим изменить заводские установки и поднять Р_выкл до 4 бар, то разницу можно сделать в 1,5 бар, т.е. P_вкл нужно установить на уровне 2,5 бар. Надо понимать, что чем больше эта разница, тем выше перепад давления в системе, что не всегда комфортно. Но в то же время, реже будет включаться насос, и больше воды поступит из гидробака до момента включения насоса.

Это справедливо только в том случае, когда насос может обеспечить требуемое давление (смотрите характеристику насоса). Т.е. если насос может выдать по паспорту только 3,5 бар (с учетом всех видов потерь), то настройка реле давления на выключение 4 бар ничего не даст. Насос просто не сможет обеспечить требуемое давление и в данном случае будет работать не останавливаясь. И если нужно все-таки именно 4 бар, то придется менять насос на более мощный.

Каким же все-таки должно быть давление воздуха в воздушной полости гидробака?

Очень многие не задумываются, или же просто не знают, что нужно следить еще и за этим. К сожалению да, нужно, от этого напрямую зависит срок службы мембраны гидробака, а в конечном счете, и насоса.

Замеряем давление воздуха в воздушной полости гидробака. Делаем это только на отключенном от системы гидробаке — отключаем питание насоса, открываем любой кран за насосом и ждем пока вода выйдет из гидробака. Либо замеряем на установке еще не подключенной к системе водоснабжения. Для этого снимаем декоративный колпачок с воздушного ниппеля гидробака и подсоединяем к нему обычный автомобильный манометр (для проверки давления в шинах автомобиля). Запоминаем это давление. (Как правило на небольших гидробаках, емкостью до 50 литров, это давление будет равно 1,5 бар). Теперь самое главное правило: давление воздуха в гидробаке должно быть меньше, чем давление включения насоса примерно на 10%. Т.е. если давление включения насоса составляет 1,6 бар, то давление воздуха должно составлять 1,4-1,5 бар. В большинстве случаев, это и есть те заводские установки о которых говорилось выше. Т.е. покупая готовую насосную станцию, вы уже имеете полностью настроенную систему. Но как только вы внесли изменения в заводские установки реле давления, необходимо всегда изменять и давление воздуха в гидробаке. Например, если вы установили P_вкл = 2,5 бар, P_выкл = 3,5 бар, то необходимо и давление воздуха поднять до значения в 2,2-2,3 бар.

Кстати, даже если вы ничего не меняли в заводских настройках, за давлением воздуха необходимо регулярно следить, или, хотя бы, контролировать его раз в год в начале дачного сезона. Важно чтобы это давление было постоянным, если же оно немного снизилось за зиму, его всегда можно поднять обычным автомобильным насосом до требуемого уровня.

Все эти несложные операции не займут много времени, достаточно уделить им внимание один раз в год, тем более, что все окупится долгой и бесперебойной работой всей системы водоснабжения в целом.

Назад к основам: Аккумуляторы | Power & Motion

Гидравлические аккумуляторы хранят гидравлическую жидкость под давлением, чтобы дополнить поток насоса и снизить требования к производительности насоса, поддерживать давление и минимизировать колебания давления в закрытых системах, амортизировать удары и обеспечивать вспомогательную гидравлическую энергию в аварийной ситуации. Вот как.

Основы

Гидравлический аккумулятор представляет собой сосуд высокого давления, содержащий мембрану или поршень, который удерживает и сжимает инертный газ (обычно азот). Гидравлическая жидкость удерживается на другой стороне мембраны. Аккумулятор в гидравлическом устройстве хранит гидравлическую энергию так же, как автомобильный аккумулятор хранит электрическую энергию.

Его начальное давление газа называется «давлением предварительной зарядки». Когда давление в системе превышает давление предварительной зарядки, газообразный азот сжимается, сжимается и уменьшается в объеме, пропуская гидравлическую жидкость в аккумулятор. Объем жидкости в аккумуляторе увеличивается до тех пор, пока система не достигнет максимального давления ( P ₂ ). Когда давление в системе снижается, газообразный азот расширяется и вытесняет жидкость из аккумулятора, обеспечивая питание гидравлической системы до тех пор, пока давление в системе и аккумуляторе не сравняется ( P ₁ ).

Аккумуляторы, используемые надлежащим образом, повышают производительность и эффективность гидравлической системы, снижают затраты на эксплуатацию и техническое обслуживание, обеспечивают безотказную защиту и продлевают срок службы системы за счет сведения к минимуму выхода из строя насосов, трубопроводов и других компонентов.

Что делают аккумуляторы

Вот основные причины использования аккумуляторов:

Для увеличения расхода насоса. Аккумуляторы чаще всего используются для увеличения подачи насоса. Некоторым гидравлическим контурам требуется большой объемный поток, но только в течение коротких периодов времени, а затем в течение длительного периода времени они используют мало жидкости или вообще не используют ее. Когда половина или более машинного цикла не использует подачу насоса, проектировщики обычно устанавливают схему аккумулятора.

Для работы аккумуляторов требуется перепад давления. В некоторых случаях окончательный проект требует более высокого давления, чем планировалось изначально. Например, в схеме, показанной выше, для выполнения работы требуется не менее 2000 фунтов на квадратный дюйм, но аккумуляторы должны быть заполнены до более высокого давления, чтобы они могли подавать дополнительную жидкость, не падая ниже минимального давления в системе. Таким образом, эта схема использует максимальное давление 3000 фунтов на квадратный дюйм для хранения достаточного количества жидкости для цикла цилиндра в отведенное время и при этом имеет достаточную силу для выполнения работы.

В контуре используется несколько аккумуляторов для увеличения расхода насоса, поскольку время задержки составляет 45 секунд. из 57,5 сек. цикл. Его насос постоянного объема на 22 галлона в минуту работает под давлением в течение большей части цикла, чтобы заполнить цилиндр и аккумуляторы. Без аккумуляторов для этой схемы потребовался бы насос производительностью 100 галлонов в минуту, приводимый в движение двигателем мощностью 125 л.с. Хотя первоначальная стоимость меньшего насоса и двигателя, а также аккумуляторов может быть близка к стоимости более крупного насоса и двигателя, экономия энергии в течение срока службы машины делает эту схему аккумулятора более экономичной.

Для поддержания давления в системе. Аккумуляторы часто поддерживают давление в гидравлических контурах, когда насос разгружен. Это особенно полезно при использовании насосов с фиксированным объемом в длительных циклах выдержки. Например, добавление аккумулятора, регулятора расхода и реле давления к схеме насоса с фиксированным объемом, показанной выше, позволяет разгрузить насос, когда давление находится на уровне или выше минимальной настройки реле давления. Если утечка в клапане или уплотнении цилиндра приводит к падению давления примерно на 5%, реле давления переключает управление направлением, а аккумулятор создает давление на конце крышки цилиндра и возвращает давление к максимальному значению. Насос загружается только тогда, когда требуется жидкость. Эта схема управляет ламинирующим прессом, который зажимает материал и удерживает его под давлением от одной до пяти минут. Если бы поток через предохранительный клапан все это время находился под высоким давлением, он выделял бы слишком много тепла, что приводило бы к потере энергии.

Для поглощения ударов. Быстроходные гидравлические контуры часто создают скачки давления, вызывающие толчки при резком прекращении потока. Аккумуляторы в этих подверженных ударам контурах снижают эти разрушительные скачки давления и потока до приемлемого уровня или полностью устраняют их. Аккумуляторы также справляются с другими проблемами, связанными с скачками давления в особых случаях с модифицированными клапанами.

Аккумуляторы также устраняют скачки давления, вызванные внезапными блокировками потока. Заряд азота в этом случае обычно поддерживается на 5% ниже рабочего давления, чтобы гарантировать, что аккумулятор находится вне контура, за исключением случаев скачков давления. Аккумуляторы баллонного типа лучше всего подходят для этого из-за их быстрой реакции на изменения давления, если максимальное пиковое давление не превышает четырехкратное давление предварительной зарядки 9.0025 .

Для увлажнения. Пульсации — еще одна форма ударов в гидравлических линиях, которые могут повредить трубопроводы и другие компоненты системы. Поршневые насосы по своей конструкции создают в системе пульсации давления, вибрации и шум. Аккумуляторы и связанные с ними глушители и демпферы могут значительно снизить энергию ударной волны.

Обеспечение аварийного питания. Некоторые машины с гидравлическим приводом необходимо останавливать в открытом положении, чтобы не повредить изделия или оборудование. Когда перебои в подаче электроэнергии отключают гидравлический насос и машина находится в каком-либо положении, должен быть способ перевести ее в открытое положение. Один из вариантов — резервный насос с приводом от двигателя, но другой вариант — использовать аккумуляторы, заряженные перед первым циклом и удерживаемые до тех пор, пока машина не остановится. Их накопленная энергия затем готова перевести машину в открытое положение в случае сбоя питания.

Другие приложения. Аккумуляторы иногда используются в системах, в которых тепловое расширение может вызвать избыточное давление. Заблокированные порты на цилиндрах в местах с высокой температурой окружающей среды создают высокое давление, если расширяющейся жидкости некуда идти. Аккумуляторы также служат барьерами между двумя разными жидкостями, например, в системе, где насос использует гидравлическую жидкость для поддержания давления в контуре, в котором используется вода или другая несовместимая среда. Один поставщик также предлагает аккумуляторы низкого давления в качестве дыхательных устройств для герметичных резервуаров. Это предотвращает попадание переносимых по воздуху загрязняющих веществ в гидравлическое масло при повышении и понижении уровня жидкости.

Типы аккумуляторов

В промышленности обычно используются аккумуляторы трех типов: баллонный, диафрагменный и поршневой. Есть еще несколько вариаций.

Газонаполненная камера. Многие аккумуляторы используют резиновый баллон для разделения газа и жидкости. Тарельчатый клапан в нагнетательном отверстии предотвращает выпадение мочевого пузыря через порт, когда насос выключен. Первоначальный дизайн, до сих пор предлагаемый многими производителями, представляет собой стиль ремонта днища (показан вверху слева). Верхний способ ремонта (справа) в некоторых случаях облегчает замену мочевого пузыря.

Газонаполненный поршень. Газовый поршневой аккумулятор имеет свободно плавающий поршень с уплотнениями, разделяющими жидкость и газ. Он работает и работает аналогично мочевому пузырю. У него есть некоторые преимущества в определенных областях применения, но он может стоить в два раза дороже, чем баллон такого же размера.

Подпружиненный поршень . Подпружиненные поршневые аккумуляторы идентичны газонаполненным, за исключением того, что пружина прижимает поршень к жидкости. Его главное преимущество в том, что нет утечки газа. Основным недостатком является то, что эта конструкция не подходит для высокого давления и большого объема.

Мембранные аккумуляторы. Существуют также мембранные аккумуляторы с упругой или металлической диафрагмой. Они используются в основном там, где хранимый объем невелик, что делает их практичными для многих мобильных приложений, но ограничивает их использование в промышленных приложениях.

Какой тип использовать?

В некоторых приложениях можно использовать аккумулятор практически любого типа с удовлетворительными результатами. Однако бывают случаи, когда один тип более отзывчив или предлагает более длительный срок службы. Например, величина давления предварительной зарядки является фактором, который следует учитывать при выборе баллонных или поршневых аккумуляторов.

Поршневые аккумуляторы медленно реагируют на повышение давления, поэтому они не работают так же хорошо, как амортизаторы. Это означает, что они хотя и снижают скачки давления, но не останавливают их. В таких ситуациях лучшим выбором является баллонный или диафрагменный аккумулятор.

Баллонные или мембранные аккумуляторы лучше всего подходят для демпфирования скачков высокого давления на выходе из поршневого насоса. Поршневой аккумулятор не может реагировать достаточно быстро, а короткий ход поршня и уплотнений может вызвать чрезмерный износ отверстия и уплотнений.

Компания Hydac, крупный производитель аккумуляторов и других гидравлических компонентов, перечисляет следующие факторы в качестве основных факторов при выборе трех основных типов аккумуляторов (баллонных, диафрагменных и поршневых): )

Давление в системе, максимальное и минимальное

Требуемый объем жидкости в системе

Расход

Коэффициент давления (макс. давление/давление предварительной заправки)

Монтажный корпус и монтажное положение

Соображения по давлению

Аккумулятор заряжается при повышении давления в системе, в результате чего жидкость поступает в аккумулятор и сжимает газообразный азот. Он разряжается, когда давление в системе падает, позволяя азоту в аккумуляторе расширяться и выталкивать жидкость из аккумулятора.

Обычно газонаполненные аккумуляторы предварительно заряжают примерно до 90% минимального рабочего давления системы. Это гарантирует, что камера или поршень не сбрасывают всю жидкость во время каждого цикла. Если быстро удалить всю жидкость, баллоны могут застрять в тарельчатом клапане, а поршни могут деформироваться, когда металл соприкасается с металлом. В некоторых приложениях это 9Значение 0% может быть низким, поскольку минимальное давление в системе низкое.

В таких случаях используйте гидроаккумуляторы поршневого типа, так как поршень может перемещаться по стволу практически на любое расстояние без повреждений. Баллонный аккумулятор не следует использовать, если давление предварительной зарядки ниже 25% от максимального давления. Это позволяет избежать настолько сильного сжатия мочевого пузыря, что он трется о себя, что может привести к образованию в нем отверстий.

Конструкция и физическая конструкция баллонных и мембранных аккумуляторов ограничивают их максимальное отношение рабочего давления. Превышение этих пределов может привести к повреждению мочевого пузыря или диафрагмы. Поршневой аккумулятор выдерживает более высокие отношения давления, потому что он не имеет эластомерной мембраны, подверженной повреждению.

Безопасность аккумулятора

Всегда принимайте меры для слива аккумулятора при выключении. Никогда не работайте с контуром с аккумулятором, пока не убедитесь, что давление в нем сброшено. Это очень важно, потому что аккумуляторы хранят энергию, которая может представлять угрозу безопасности и повредить машину.
Убедитесь, что поток аккумулятора во время работы ограничен до разумного уровня, и отключите его, чтобы не повредить машину или трубопровод. Аккумуляторы сбрасывают жидкость с любой скоростью, которую позволяет путь выходного потока. Такие высокие потоки длятся недолго, но ущерб, который они вызывают, может произойти в одно мгновение.
Всегда изолируйте насос от аккумулятора обратным клапаном, чтобы жидкость не могла попасть обратно в насос. Без обратного клапана обратный поток гидроаккумулятора может отбросить насос назад и даже привести к выходу из строя в некоторых случаях.
Проверяйте давление предварительной зарядки аккумулятора при его установке и не реже одного раза в день в течение первой недели эксплуатации. Если за это время не наблюдается заметной потери давления, повторите проверку через неделю. Если все в порядке, проводите плановую проверку каждые три-шесть месяцев после этого. Всякий раз, когда предварительная зарядка аккумулятора падает ниже номинального давления, объем доступной жидкости уменьшается, что замедляет цикл.

Размеры аккумуляторов

Объем жидкости, который аккумулятор может доставить в систему, зависит от области применения. Вот минимальные параметры, необходимые для определения объема жидкости и/или размера аккумулятора:

Предварительное давление ( P ₀ )
Максимальное рабочее давление в системе ( P ₂ ) Минимальное рабочее давление в системе давление ( P ₁ )
Эффективный объем газа ( V ₀ ) и полезный объем жидкости ( ΔV )

Размер, указанный для аккумулятора, относится к его общему номинальному объему газа, а не к его емкости по жидкости. Объем жидкости, который аккумулятор обеспечивает для конкретного применения, зависит от перепада давления в системе. Производители предлагают компьютерные программы, которые могут требовать только системных требований для определения правильного размера аккумулятора. Поскольку размер аккумулятора зависит от многих переменных факторов, всегда лучше проконсультироваться с поставщиком для получения конкретной информации о выборе и размерах.

ГЛАВА 16: Аккумуляторы | Мощность и движение

Гидропневматические аккумуляторы

Гидроаккумуляторы

Аккумуляторы позволяют хранить полезные объемы практически несжимаемой гидравлической жидкости под давлением. Символы и упрощенные виды в разрезе на рис. 16-1 показывают несколько типов аккумуляторов, используемых в промышленности. Они не являются полными представлениями, но иллюстрируют общие принципы работы.

5-галлонный контейнер, полностью заполненный гидравлическим маслом при давлении 2000 фунтов на квадратный дюйм, выпустит только несколько кубических дюймов жидкости, прежде чем давление упадет до 0 фунтов на квадратный дюйм. Если бы один и тот же контейнер был заполнен наполовину маслом, а наполовину газообразным азотом, он мог бы слить более 1 1/2 галлона жидкости, в то время как давление упало бы всего на 1000 фунтов на квадратный дюйм. В этом большое преимущество гидропневматических аккумуляторов.

Типы аккумуляторов

Без сепаратора : Некоторые оригинальные аккумуляторы представляли собой емкости высокого давления со смотровым стеклом, показывающим уровень жидкости. Они были примерно наполовину заполнены маслом и наполовину газообразным азотом, и между ними не было разделительного барьера. Перед остановкой насоса запорный клапан на выпускном отверстии аккумулятора был закрыт, чтобы предотвратить утечку жидкости и газа. Этот тип аккумулятора сегодня не используется в новых схемах, но многие из них все еще находятся в эксплуатации.

Газонаполненная камера : Многие аккумуляторы теперь используют резиновую камеру для разделения газа и жидкости. Тарельчатый клапан в выпускном отверстии предотвращает выдавливание баллона, когда насос выключен. Первоначальная конструкция представляла собой ремонт днища, показанный слева на рис. 16-1. Он по-прежнему предлагается большинством производителей. Верхний вид ремонта справа теперь доступен и делает замену мочевого пузыря простой и быстрой.

Газонаполненный поршень : Газонаполненный поршневой аккумулятор имеет свободно плавающий поршень с уплотнениями для разделения жидкости и газа. Он работает и работает аналогично мочевому пузырю, но имеет некоторые преимущества в определенных приложениях. Поршневой газонаполненный аккумулятор может стоить в два раза дороже баллонного аккумулятора такого же размера.

Подпружиненный поршень : Подпружиненный поршневой аккумулятор идентичен газонаполненному, за исключением того, что пружина прижимает поршень к жидкости. Его главное преимущество в том, что нет утечки газа. Основным недостатком является то, что эта конструкция не подходит для высокого давления и большого объема.

Масса с нагрузкой : Все газонаполненные аккумуляторы теряют давление при сбросе жидкости. Это связано с тем, что газообразный азот был сжат поступающей жидкостью из насоса, и газ должен расширяться, чтобы вытолкнуть жидкость. Гидроаккумулятор на рис. 16-1 не теряет давление до тех пор, пока плунжер не достигнет нижнего предела. Таким образом, 100% жидкости используется при полном давлении в системе. Основным недостатком нагруженных аккумуляторов является их физический размер. Они занимают много места и очень тяжелые, если требуется большой объем. Они хорошо работают в центральных гидравлических системах, потому что обычно для них есть место в зоне силового агрегата. Однако центральные гидравлические системы теряют популярность, поэтому только на некоторых объектах используются гидроаккумуляторы. (Прокатные станы — это одно из приложений, где место для размещения больших предметов не является проблемой.) Обратите внимание, что для заполнения этих монстров часто требуется длительное время ожидания.

Мембранные аккумуляторы : Существуют также мембранные аккумуляторы с упругой или металлической диафрагмой. Они используются там, где хранимый объем невелик.

Рис. 16-1. Поперечное сечение и символы для гидроаккумуляторов

Для чего используются аккумуляторы?

Для увеличения подачи насоса: Чаще всего аккумуляторы используются для увеличения подачи насоса. В некоторых контурах требуется большой объем потока в течение короткого времени, а затем в течение длительного периода используется небольшое количество жидкости или вообще не используется. Вообще говоря, когда половина или более машинного цикла не использует подачу насоса, приложение является вероятным кандидатом на схему аккумулятора.

Схема на рис. 16-2 использует несколько аккумуляторов для пополнения потока насоса, поскольку время задержки составляет 45 секунд из 57,5-секундного времени цикла. Насос постоянного объема этого контура на 22 галлона в минуту работает под давлением в течение большей части цикла, чтобы заполнить цилиндр и аккумуляторы. Без аккумуляторов для этой схемы потребовался бы насос производительностью 100 галлонов в минуту, приводимый в движение двигателем мощностью 125 л.с. Первая стоимость меньшего насоса и мотора плюс аккумуляторы очень близка к стоимости более крупного насоса и мотора. Однако экономия энергии в течение срока службы машины делает изображенную схему гораздо более экономичной.

Рис. 16-2. Аккумуляторный контур, дополняющий подачу насоса

Одним из недостатков использования аккумуляторов для пополнения насоса является то, что контур должен работать при более высоком давлении, чем необходимо для выполнения работы. В схеме на рис. 16-2 для выполнения работы необходимо давление не менее 2000 фунтов на кв. дюйм. Это означает, что аккумуляторы должны быть заполнены до более высокого давления, чтобы они могли подавать дополнительную жидкость, не опускаясь ниже минимального давления. В этом контуре используется максимальное давление 3000 фунтов на квадратный дюйм, чтобы хранить достаточное количество жидкости для цикла цилиндра за отведенное время и при этом иметь достаточную силу для выполнения работы. Регулирование потока в контуре необходимо, чтобы цилиндр не вращался слишком быстро. Аккумулятор выбрасывает жидкость с любой скоростью, с которой линии могут работать, при любом падении давления, когда канал потока открыт.

В контуре на рис. 16-2 используется насос фиксированного объема и клапан разгрузки и сброса аккумулятора. Клапан нагнетает поток насоса в аккумуляторы, когда давление падает примерно на 15% ниже максимального установленного давления. При установленном давлении разгрузочный клапан открывается, и весь поток насоса перетекает в резервуар при перепаде давления от 25 до 50 фунтов на квадратный дюйм. Пока насос работает в обход, обратный клапан предотвращает разгрузку аккумуляторов в резервуар. Клапан сброса (представляющий собой запорный клапан с высоким передаточным числом) удерживается закрытым за счет давления холостого хода насоса до тех пор, пока насос не отключится.

Для поддержания давления. Еще одним распространенным применением аккумуляторов является поддержание давления в контуре, когда насос не загружен. Это особенно полезно при использовании насосов с фиксированным объемом в длительных циклах выдержки. Схема ламинирующего пресса на рис. 16-3 зажимает материал и удерживает его под нагрузкой от одной до пяти минут. Если бы насос протекал через предохранительный клапан под высоким давлением в течение этого промежутка времени, было бы выделено много тепла, что привело бы к потере энергии. С насосом с компенсацией давления потери энергии будут меньше, но система все равно может перегреться за короткое время.

Рис. 16-3. Использование аккумулятора для поддержания давления и/или компенсации утечек

Добавление аккумулятора, регулятора расхода и реле давления к контуру насоса с фиксированным объемом позволяет насосу разгружаться, когда давление равно минимальной настройке реле давления или превышает ее. Если утечка через клапан или уплотнения цилиндра приводит к падению давления примерно на 5 %, реле давления переключает ходовой распределительный клапан, чтобы создать давление на конце крышки цилиндра и восстановить давление до максимального значения. Насос загружается только тогда, когда требуется жидкость. Эта схема будет непрерывно ламинировать детали и не требует теплообменника. Регулятор потока должен быть установлен на пониженную скорость, чтобы аккумулятор не сбрасывался слишком быстро, когда клапан управления направлением смещается для втягивания плиты. Поток для восполнения утечек незначителен и не требует высокой скорости.

Клапан сброса гидроаккумулятора, показанный на рис. 16-3, представляет собой обратный клапан с высоким передаточным числом, который удерживается в закрытом состоянии за счет низкого давления, когда насос не нагружен. Он открывается для сброса накопленной энергии при отключении насоса.

Для поглощения ударов: Быстроходные гидравлические контуры могут создавать скачки давления, вызывающие удары при резком прекращении потока. Аккумуляторы могут быть установлены в таких подверженных ударам контурах, чтобы уменьшить разрушительные скачки давления и расхода до приемлемого уровня или полностью устранить их. (Аккумуляторы могут справляться с другими проблемами, связанными с скачками давления, с некоторыми дополнительными клапанами для особых случаев.)

На рис. 16-4 показан аккумулятор, установленный для устранения скачков давления, вызванных внезапным блокированием потока. Заправка азотом в этой установке должна быть на 5-10 % выше рабочего давления. Это удерживает аккумулятор вне контура, за исключением случаев скачков давления. Аккумулятор баллонного типа работает здесь лучше всего из-за его быстрой реакции на изменения давления. (Будьте осторожны, применяя аккумуляторы к ударным ситуациям. Фактически можно усилить удар, вместо того, чтобы уменьшить или устранить его.)

Рис. 16-4. Использование аккумулятора для устранения ударов, вызванных внезапной остановкой потока

В качестве аварийного источника питания: Некоторым машинам с гидравлическим приводом всегда может потребоваться остановка в открытом положении, чтобы не повредить продукт или оборудование. Когда из-за сбоя питания гидравлический насос отключается, а машина находится в каком-либо положении, кроме открытого, должен быть какой-то способ открыть ее. Резервный насос с приводом от двигателя мог бы заполнить счет, а в некоторых случаях может быть лучшим средством. Другой вариант — использовать аккумуляторы, которые заряжаются перед первым циклом и удерживаются в таком состоянии до тех пор, пока машина не выключится. Накопленная энергия готова к циклу машины в открытое положение в случае сбоя питания.

Схема на рис. 16-5 управляет шиберным затвором на бункере для отходов, который открывается гидравлически для заполнения перегрузочного грузовика. Цепь расположена в отдаленном районе, подверженном перебоям в подаче электроэнергии, поэтому она была разработана для автоматического закрытия ворот в случае отключения электроэнергии.

Рис. 16-5. Использование аккумулятора в качестве аварийного источника питания

На принципиальной схеме показан цилиндр в состоянии покоя с работающим насосом. При запуске установки на соленоиды C и C2 на нормально открытых 2-ходовых распределителях подается питание. Они остаются под напряжением, пока работает насос. Первый поток насоса проходит через обратный клапан и заполняет аккумулятор жидкостью, достаточной для выдвижения цилиндра из любого открытого положения. Когда электричество доступно, ворота можно открывать и закрывать, чтобы сбрасывать отходы в ожидающий грузовик. Если грузовик заполняется и происходит сбой питания, насос останавливается, и все соленоиды обесточиваются. В этот момент аккумулятор подключается к концу крышки цилиндра, а жидкость в конце штока цилиндра имеет свободный путь к баку.

Обратите внимание на ручной слив, подключенный к линии между обратным клапаном и аккумулятором. Этот дренаж должен быть открыт перед работой с контуром. Табличка на машине предупреждает обслуживающий персонал о потенциальной опасности, если аккумулятор не слит. Аварийные источники питания являются единственным аккумуляторным контуром, который в большинстве случаев не может быть автоматически разряжен.

Меры предосторожности при работе с аккумуляторами

Всегда принимайте меры для слива аккумулятора при выключении. (В конце этого раздела показано несколько способов автоматического слива аккумулятора. Кроме того, всегда есть старый запасной вариант — ручной слив.) Никогда не работайте с контуром с аккумулятором, пока не убедитесь, что давление в нем сброшено.
Убедитесь, что поток аккумулятора ограничен до разумного уровня во время работы, и отключите его, чтобы избежать повреждения машины или трубопровода. Аккумуляторы будут разряжать жидкость с любой скоростью, которую позволяет путь выходного потока. Такой высокий поток длится недолго, но ущерб, который он причиняет, наносится быстро.
Всегда изолируйте насос от аккумулятора обратным клапаном, чтобы жидкость не могла обратно течь в насос. Без обратного клапана обратный поток гидроаккумулятора может отбросить насос назад и в некоторых случаях привести к выходу из строя.
Проверяйте давление предварительной зарядки аккумулятора при установке и не реже одного раза в день в течение первой недели эксплуатации. Если за это время заметной потери давления не наблюдается, сделайте следующую проверку через неделю. Если все в порядке, после этого проводите плановую проверку каждые три-шесть месяцев. Всякий раз, когда предварительное давление в аккумуляторе падает ниже номинального, объем доступной жидкости уменьшается, и, наконец, цикл замедляется.

Один из способов проверить предварительную заправку гидроаккумулятора — выключить насос, позволить гидроаккумулятору слить все масло обратно в бак, а затем соединить элементы зарядного комплекта, рис. 16-6. Сначала снимите крышку газового клапана и установите манометр комплекта заправки, шланг и Т-образную рукоятку в сборе на газовый клапан. Затем поверните тройник, чтобы открыть клапан и считать манометрическое давление. Однако каждый раз, когда выполняется эта операция, есть вероятность, что клапан не сядет на место и начнется утечка газа.

Рис. 16-6. Зарядка аккумулятора или проверка его давления предварительного заряда с помощью зарядного комплекта

Чтобы избежать потенциальной утечки газа, на рис. 16-7 показаны два неинвазивных метода проверки предварительного заряда. И то и другое быстро, просто и может быть выполнено практически в любое время без длительного перерыва в производстве. Любой из этих способов обеспечивает быструю и достаточно тщательную проверку без вторжения в какую-либо сантехнику. Они не на 100 % точны, но будут в пределах ± 5 % от показаний манометра — практически любой, кто их использует. Метод слева наименее точен, особенно при использовании заполненного глицерином манометра.

Метод «Только запуск насоса» слева показывает скачок давления после запуска насоса, а затем устойчивый подъем до установленного давления. Этот первый скачок представляет собой давление предварительной зарядки, а устойчивый подъем происходит во время сжатия газа в камере или за поршнем. Продолжительность времени между первым скачком давления и достижением давления в системе зависит от объема аккумулятора и производительности насоса.

Рис. 16-7. Две неинвазивные процедуры проверки давления предварительной зарядки аккумулятора

Метод отключения насоса при полном давлении является самым простым и точным, особенно если клапан сброса гидроаккумулятора управляется вручную. Жидкость можно медленно сливать с помощью ручного сброса, поэтому манометр медленно достигает давления предварительной зарядки.

При использовании этого метода система должна находиться под давлением, а аккумулятор должен быть заряжен как минимум выше давления предварительной зарядки. При отключении системы открывается либо автоматический, либо ручной дренаж, и давление начинает падать. Поскольку манометр считывает давление масла, а единственная причина, по которой существует давление, — это захваченный газ над ним, давление упадет до точки, а затем внезапно упадет до нуля. Считайте давление, когда манометр внезапно упадет до нуля, чтобы определить предварительную заправку газом.

Этот метод является наиболее точным, но не таким точным, как показания манометра, поэтому используйте его для беглой проверки так часто, как это необходимо, чтобы увидеть, держится ли заряд газа.

Предварительное давление аккумулятора

Обычно газонаполненные аккумуляторы предварительно заряжаются приблизительно до 85 % минимального рабочего давления системы. Это гарантирует, что камера или поршень не сбрасывают всю жидкость во время каждого цикла. Если вся жидкость откачивается с высокой скоростью, баллоны могут застрять в тарельчатых клапанах, а поршни могут деформироваться, когда металл соприкасается с металлом.

В некоторых приложениях этот показатель 85% может быть низким, поскольку минимальное давление в системе низкое. В таком случае используйте гидроаккумулятор поршневого типа, поскольку поршень может перемещаться по стволу почти на любое расстояние без повреждений. Баллонный аккумулятор не следует использовать, если давление предварительной зарядки составляет менее половины максимального давления. Это позволяет избежать настолько сильного сжатия мочевого пузыря, что трение о самом себе приводит к образованию в нем отверстий.

Применение аккумуляторов

Многие приложения могут использовать аккумуляторы любого типа с одинаково удовлетворительными результатами. Однако бывают случаи, когда один конкретный стиль более чувствителен или предлагает более длительный срок службы. Как упоминалось в предыдущем разделе, величина давления предварительной зарядки является одной из причин выбора баллонного или поршневого аккумулятора.

Аккумуляторы с грузом медленно реагируют на повышение давления, поэтому они плохо работают в качестве амортизаторов. Гидроаккумуляторы снижают, но не останавливают скачки давления. Поршневые аккумуляторы не так быстро, как баллонные, реагируют на быстрое повышение давления. Поэтому в таких ситуациях лучшим выбором является аккумулятор баллонного типа.

Некоторые контуры аккумуляторов устанавливаются для гашения скачков высокого давления на выходе из поршневых насосов. Поршневой аккумулятор в этом приложении не может реагировать достаточно быстро, чтобы выполнить работу. Кроме того, короткий ход поршня и уплотнений может вызвать чрезмерный износ отверстия и уплотнений. Баллонный аккумулятор лучше всего работает в этой схеме.

Размеры аккумуляторов

Большинство поставщиков аккумуляторов предлагают в своей литературе информацию о размерах аккумуляторов для любой из вышеперечисленных цепей. Многие предлагают компьютерные программы, которые требуют только ввода системных требований. Затем программа вычисляет размер аккумулятора и выводит номер детали. Одна компания предлагает формулу и программное обеспечение для использования в Интернете.

Клапаны сброса аккумулятора

Во всех вышеперечисленных случаях применения аккумулятора (кроме случая аварийного энергоснабжения) жидкость аккумулятора сливалась автоматически при отключении. Это очень важно, потому что аккумуляторы хранят энергию, которая может представлять угрозу безопасности и может привести к повреждению машины. Ниже приведены примеры различных типов клапанов и контуров сброса аккумулятора.

На рис. 16-8 показана одна часто используемая схема. Нормально открытый электромагнитный 2-ходовой регулирующий клапан вставляется в линию насоса между запорным обратным клапаном и аккумулятором. Соленоид подключен так, что на него подается питание при запуске насоса и обесточивается при остановке насоса. Отверстие перед двухходовым клапаном регулирует поток, когда аккумулятор разряжается, чтобы предотвратить повреждение клапана. Эта схема одинаково хорошо работает с насосами с постоянным рабочим объемом или с насосами с компенсацией давления.

Рис. 16-8. Цепь, использующая электромагнитный клапан для сброса аккумулятора

Предостережение: некоторые электромагнитные клапаны, даже если они предназначены для непрерывной работы, сильно нагреваются при длительном включении. Такой перегрев может привести к образованию лаковых отложений и блокировке внутренних частей клапана в закрытом состоянии после отключения насоса. Это означает, что захваченная энергия не разряжается, и аккумулятор может причинить вред любому, кто работает с цепью.

Схема дампа на рис. 16-9только для насосов с компенсацией давления. Упакованный набор клапанов изолирует аккумулятор во время работы насоса и автоматически сбрасывает его при отключении. Комплект состоит из запорного обратного клапана, обратного клапана с пилотным управлением и дроссельной заслонки.

Рис. 16-9. Контур с гидравлическим приводом, который изолирует и опорожняет аккумулятор, питаемый насосом с компенсацией давления

При запуске насоса поток поступает в контур и аккумулятор. Давление на выходе насоса смещает пилотный обратный клапан, блокируя поток в резервуар. Когда аккумулятор заполнен, насос компенсирует отсутствие потока, и контур ожидает нового цикла. Когда давление падает, насос возвращается на ход и компенсирует поток, поступающий в контур. При остановке насоса управляющее давление на обратном клапане, закрывающем пилот, падает, и клапан смещается в открытое положение. Теперь запасённая в аккумуляторе энергия передаётся в бак через отверстие. Эта схема очень надежна, поскольку закрытие и/или открытие клапанов зависит от давления в системе или насосе.

Насос с фиксированным объемом должен быть подключен к резервуару при очень низком давлении, когда его поток не выполняет работу. Общая схема разгрузки насоса фиксированного объема и сброса аккумулятора показана на рис. 16-10. Разгрузочный предохранительный клапан с внутренним управлением и встроенным обратным клапаном направляет весь поток насоса в контур и аккумулятор до тех пор, пока в системе не будет достигнуто заданное давление. Когда регулирующий шар начинает разгружаться, давление в системе давит на разгрузочный поршень и выталкивает его из седла. Это снимает все давление с верхней части тарелки предохранительного клапана. Насос разгружается в бак при давлении от 25 до 100 фунтов на квадратный дюйм, пока давление в системе не упадет примерно на 15%. После этого падения сила пружины толкает разгрузочный поршень назад, и поток насоса снова поступает в контур.

Рис. 16-10. Контур с гидравлическим приводом, который изолирует, разгружает и опорожняет гидроаккумулятор, питаемый насосом с постоянным рабочим объемом.

Клапан сброса гидроаккумулятора блокирует попадание жидкости в бак при работающем насосе и открывается для сброса накопленной энергии, когда насос отключается. Клапан сброса гидроаккумулятора представляет собой обратный клапан с высоким соотношением (до 200:1) пилот-закрытие, который удерживается в закрытом состоянии за счет разгруженного или рабочего давления насоса. При соотношении площадей тарельчатого клапана и управляющего поршня 200:1 давление 25 фунтов на квадратный дюйм в пилотном порте остановится на уровне 5000 фунтов на квадратный дюйм при закрытии тарельчатого клапана. Это удерживает жидкость в контуре гидроаккумулятора до отключения насоса. Затем вся хранящаяся под давлением жидкость быстро и безопасно перетекает в бак. (Один поставщик предлагает разгрузочный предохранительный клапан и клапан сброса аккумулятора в одном корпусе. Эта комбинация упрощает трубопровод, обеспечивая тот же эффект.)

Другие области применения аккумуляторов

Аккумуляторы также используются в системах, в которых тепловое расширение может вызвать избыточное давление. Цилиндры с заблокированными отверстиями в зоне с высокой температурой окружающей среды могут работать под высоким давлением, если расширяющейся жидкости некуда идти.

Аккумуляторы также используются в качестве барьера между двумя разными жидкостями. Насос, использующий гидравлическую жидкость, поддерживает давление в контуре, в котором используется вода или другая несовместимая среда.