蓄能器的选型、使用维修说明.doc

一、液压蓄能器选型步骤1 明确蓄能器的主要功能辅助动力源☆  提供一个辅助能源，即所储存的能源能在高峰时刻应用，以便选用较小的泵用较小的泵，也可以实现在瞬间提供大量压力油☆  平稳保持液压系统中一定的流量和压力☆  补充液体容积以保持一定的压力☆  当液压装置发生故障、停泵或停电时，作为应急的动力源，以便安全地做完一个工作循环 ，如用于船舶液压方向舵☆  较长时间地使系统维持一个必须的高压而无需开泵，以防止油料过热减少泵磨损并节约能源☆  保持系统压力：补充液压系统的漏油，或用于液压泵长时期停止运转而要保持恒压的设备上☆  驱动二次回路：机械在由于调整检修等原因而使主回路停止时，可以使用蓄能器的液压能来驱动二次回路☆  稳定压力：在闭锁回路中，由于油温升高而使液体膨胀，产生高压可使用蓄能器吸收，对容积变化而使油量减少时，也能起补偿作用☆  为设备的严重磨损区提供不问断但流量不大的润滑油建设工程、矿山设备中用于紧急情况下的操纵和刹车☆  注模铸造设备操作中用于在一个短时间内提供高压☆  机床上用于保持压力以便采用小规模的油泵☆  汽轮机上用于提供润滑油☆  油井、井口防喷器上用于作关闭闸门的备用动力。

☆  流体储存，紧急能源，压力补偿，渗漏补偿，热胀吸收，增加流量☆  对于间歇负荷，能减少液压泵的传动功率当液压缸需要较多油量时，蓄能器与液压泵同时供油；当液压缸不工作时，液压泵给蓄能器充油，达到一定压力后液压泵停止运转☆  具体分析一个例子：蓄能器的重要性在高压EH油系统中，当系统的多数油动机快速开启时（比如汽轮机开始冲转，2个中压调节门同时开启，或者2900转时的阀切换，6个高调门同时开启），系统油压必然快速下降，此时油泵来不及做出反映，蓄能器在设计上位置不仅靠近油动机并且能比油泵更加迅速的向系统补充油液，避免系统油压下降到9.7MPA时造成保护动作而停机吸收脉动☆  吸收液压泵的压力脉动☆  减震，柱塞式/隔膜式泵等设备减少振动☆  噪声衰减，柱塞式/隔膜式泵等设备降低噪音☆  柱塞式/隔膜式泵等设备降低能耗☆  使柱塞式/隔膜式泵等设备输出压力更加平稳，平衡管路油压波动吸收冲击☆  吸收缓冲 突发和剧烈的冲击 造成的系统内压力巨变☆  缓和 阀在迅速关闭和变换方向时 所引起的水锤现象☆  在管道系统中减少因压力巨变而产生的振动和损失☆  吸收液体流路中的冲击振动，以减少管路，装置和仪表的损坏从而节约费用。

☆  液压传动中用于换向时吸收冲击☆  叉车及车载升降台等设备用于压力突变时起阻尼作用☆  航空母舰上用于吸收飞机降落时对拉索的冲击☆  涌流控制，力学平衡☆  缓和冲击的蓄能器，应选用惯性小的蓄能器，如Tobul气囊式蓄能器一般尽可能安装在靠近发生冲击的地方，并垂直安装，油口向下如实在受位置限制，垂直安装不可能时，再水平安装         以上3个主要功能的选择，无论选择的是哪一项，蓄能器在实现该项功能的同时，也可能对另2项功能有一定程度的作用　2 依据主要功能对口计算蓄能器的容积和工作压力2．1 作辅助动力源V0—所需蓄能器的容积（m3）p0—充气压力Pa，按0.9p1＞p0＞0.25 p2充气Vx—蓄能器的工作容积（m3）p1—系统最低压力（Pa）p2—系统最高压力（Pa）n—指数；等温时取n=1；绝热时取n=1.42．2吸收泵的脉动A—缸的有效面积（m2）L—柱塞行程（m）k—与泵的类型有关的系数：   泵的类型  系数k   单缸单作用 0.60   单缸双作用 0.25   双缸单作用 0.25   双缸双作用 0.15   三缸单作用 0.13   三缸双作用 0.06p0—充气压力，按系统工作压力的60%充气 2．3吸收冲击m—管路中液体的总质量（kg）υ—管中流速（m/s）p0—充气压力（Pa），按系统工作压力的90%充气注：1.充气压力按应用场合选用。

    2.蓄能器工作循环在3min以上时，按等温条件计算，其余均按绝热条件计算二、蓄能器故障的分析与排除1 蓄能器常见故障的排除以NXQ型皮囊式蓄能器为例说明蓄能器的故障现象及排除方法，其他类型的蓄能器可参考进行1．1 皮囊式蓄能器压力下降严重，经常需要补气　　皮囊式蓄能器，皮囊的充气阀为单向阀的形式，靠密封锥面密封（见图1-8）当蓄能器在工作过程中受到振动时，有可能使阀芯松动，使密封锥面1不密合，导致漏气阀芯锥面上拉有沟糟，或者锥面上粘有污物，均可能导致漏气此时可在充气阀的密封盖4内垫入厚3mm左右的硬橡胶垫圈5，以及采取修磨密封锥面使之密合等措施，另外，如果出现阀芯上端螺母3松脱，或者弹簧2折断或漏装的情况，有可能使皮囊内氮气顷刻泄完1.2 皮囊使用寿命短　　其影响因素有皮囊质量，使用的工作介质与皮囊材质的相容性；或者有污物混入；选用的蓄能器公称容量不合适（油口流速不能超过7m/s）；油温太高或过低；作储能用时，往复频率是否超过1次/10s，超过则寿命开始下降，若超过1次/3s，则寿命急剧下降；安装是否良好，配管设计是否合理等　　另外，为了保证蓄能器在最小工作压力时能可靠工作，并避免皮囊在工作过程中常与蓄能器的菌型阀相碰撞，延长皮囊的使用寿命，p0一般应在0.75~0.91的范围内选取；为避免在工作过程皮囊的收缩和膨胀的幅度过大而影响使命，要让p0>25%p1>33%p2。

图1-81.3 蓄能器不起作用　　产生原因主要是气阀漏气严重，皮囊内根本无氮气，以及皮囊破损进油另外当p0>p2,即最大工作压力过低时，蓄能器完全丧失蓄能功能（无能量可蓄）1.4 吸收压力脉动的效果差　　为了更好地发挥蓄能器对脉动压力的吸收作用，蓄能器与主管路分支点的连接管道要短，通径要适当大此，并要安装在靠近脉动源的位置否则，它消除压力脉动的效果就差，有时甚至会加剧压力脉动1.5 蓄能器释放出的流量稳定性差　　蓄能器充放液的瞬时流量是一个变量，特别是在大容量且△p=p2-p1范围又较大的系统中，若要得到较恒定的和较大的瞬时流量时，可采用下述措施：①在蓄能器与执行元件之间加入流量控制；②用几个容量较小的蓄能器并联，取代一个大容量蓄能器，并且几个容量较小的蓄能器采用不同挡充气压力；③尽量减少工作压力范围△p，也可以用适当增大蓄能器结构容积（公称容积）的方法；④在一个工作循环中安排好足够的充液时间，减少充液期间系统其他部位的泄漏，使在充液时能确保蓄能器的压力迅速升到p2，再释放能量蓄能器公称容积(L)NXQ-L0.5NXQ-L1.6～NXQ-L6.3NXQ-L10～NXQ-L40允许充放流量(L/s)13.26表1-1为国产NXQ-L型皮囊式蓄能器的允许充放流量1.6 油箱喷油的现象　　在实际操作中，有时还会遇到油箱喷油的现象，这是由于蓄能器气囊受压破碎，大量气泡进入油液中，使油液的可压缩性增加，由于油液从高压突然降为低，流回油箱的油液在箱内急剧膨胀，油箱内的压力高于大气压，使油液混同空气一起从通气孔排出，从而出现喷油现象。

　　怀疑蓄能器出现故障时，首先应检查蓄能器的充氮压力　　此外，如果充氮压力过高，也会出现异常，因为这时蓄能器储存的油量太少，满足不了油缸的用量，不用正常工作2 蓄能器引发液压系统故障的诊断与排除蓄能器在液压系统使用中有时会出现不能保压、夹紧、加速、快压射、增压、缓和液压冲击和吸收压力脉动的情况这些功能失效的故障大多是由蓄能器吞吐压力油的能力引起的，故称蓄能器引发故障发生故障的原因和故障源是多方面的2.1 故障的分析2.1.1 充气压力p0的影响　　蓄能器中所容纳气体的状态方程为：可推出蓄能器提供压力油的体积公式：或中v0——充液前的充气体积（即蓄能器容积）；　　p2——充液前的充气压力；　　p2——系统允许的最高工作压力（蓄能器最高工作压力）；　　p1——系统允许的最低工作压力（蓄能器最低工作压力）；　　△V——系统允许的最高和最低工作压力对应的蓄能器内气体体积v2与v1之差（蓄能器提供压力油的体积）；　　k——指数（在蓄能器补油保压时其内气体可视为等温变化k=1；　　在蓄能器补油加速时其内气体可视为绝热变化，k=1.4）　　当蓄能器作辅助动力源用于补油时充气压力p0=0.6~0.65p1（或p0=0.8~0.85 p1）一般比最低工作压力p1低。

　　若p0太低，由公式（1-2）知供油体积△V太小，保压压力由p2 降到p1的过程快，保压时间短会导致液压泵频繁地给蓄能器充油在夹紧时夹紧压力也下降快当压力下降到最低工作压力p1时液压泵又开始向蓄能器供油充液，但到充液压力实际回升要延迟一段时间在这段时间内夹紧压力一直会下降到临界工作压力以下导致夹紧失效相反若p0压力高，保压和夹紧时间长，液压泵就不会频繁地启动，给蓄能器充压，夹紧也不易失效　　当蓄能器用于补油加速、快压射、增压之类用途时，若充气压力在蓄能器最低工作压力p1之上且比较高时，由方程（1-1）可知的比值比较小，v2与v1的差小，蓄能器从p2 降到p0的供油体积就很小蓄能器提提供的压力油小，就无法进行补油，以实现加速、快压射和增压动作相反充气压力比较低时，蓄能器从p0充压到储存的压力油多，就能完成加速、快速射和增压动作当蓄能器用于缓和液压冲击和吸收压力脉动时，充气压力p0分别为系统工作压力的90%和液压泵出口压力的60%时较合适若充气压力太低，蓄能器几乎无储能作用，但对缓和液压冲击和吸收压力脉动仍有作用2.1.2 蓄能器最高工作压力p2的影响　　当蓄能器最高工作压力p2较低时，由公式（1-2）可知，蓄能器的供油体积△V比较小。

这种情况下若用蓄能器补油保压和夹紧，必然出现压力下降快、保压时间短、夹紧失效之类的故障；若用蓄能器加速、快压射和增压时也因供油体积太小，不能补油，必然导致不能加速、快压射和增压特别是p0也同时增大时问题更严重相反蓄能器最高工作压力比较高（但满足要求）时不会产生以上故障蓄能器最高工作压力过高时，不但不能满足工作要求而且会损坏液压泵，浪费功率2.1.3 蓄能器邻接液压元件汇漏的影响　　在液压传动中和蓄能器相连接的液压元件有单向阀、电磁换向阀和液压缸等这些液压元件常出现密封不严、卡死不能闭合、因磨损间隙过大和密封件失效造成蓄能器在储油和供油时压力油大量泄漏在这种情况下，若蓄能器是用来补油保压和夹紧的，会因为补油不足而不能保压、保压时间短或夹紧失效若蓄能器是用来补油加速、快压射和增压的，也会因补油不足而使这些动作无法完成2.1.4 控制元件失灵而致蓄能器旁流的影响　　有些换向阀动作失灵，常可导致与蓄能器相连接的液压元件呈开启状态这样蓄能器在充油和供油时会形成旁路分流，导致以上故障发生2.2 故障的排除　　当发生保压时间短和夹紧失效故障时，原因有充气压力你、蓄能器的接邻元件泄漏、蓄能器最高工作压力低。

前两个原因是主要的当发生不能补油加速、快压射和增压故障时，其原因一般是充气压力高、蓄能器最高工作压力低、蓄能器的接邻元件有泄漏实际上，前两个原因同时出现导致的故障不少　　当发生蓄能器不能缓和液压冲击和吸收压力脉动故障时，其原因主要是充气压力太低　　通过分析，确定故障原因是充气压。