淺談皮囊式蓄能器

陳勤彰

(福建南紙股份有限公司四抄車間)

淺談皮囊式蓄能器

陳勤彰

(福建南紙股份有限公司四抄車間)

該文主要介紹了皮囊式蓄能器的工作原理、作用及應(yīng)用，安裝及維護(hù)。

皮囊式蓄能器 紙機(jī)壓榨部 振動(dòng)和噪音 充氮及測壓

蓄能器是一種能把液壓儲(chǔ)存在耐壓容器里，待需要時(shí)又將其釋放出來的能量儲(chǔ)存裝置。蓄能器是液壓系統(tǒng)中的重要輔件，對保證系統(tǒng)正常運(yùn)行、改善其動(dòng)態(tài)品質(zhì)、保持工作穩(wěn)定性、延長工作壽命、降低噪聲等起著重要的作用。蓄能器給系統(tǒng)帶來的經(jīng)濟(jì)、節(jié)能、安全、可靠、環(huán)保等效果非常明顯。在現(xiàn)代液壓系統(tǒng)得到了普遍使用，在現(xiàn)代的造紙機(jī)液壓系統(tǒng)也得到了廣泛的應(yīng)用，對降低紙機(jī)壓榨部及復(fù)卷機(jī)等設(shè)備的振動(dòng)和噪音起到了很大的作用。

蓄能器分為很多種類，本文只對在現(xiàn)代液壓系統(tǒng)中最常用的皮囊式充氣蓄能器作簡單的介紹。

1 蓄能器的工作原理

液壓油是不可壓縮液體，因此利用液壓油是無法蓄積壓力能的，必須依靠其他介質(zhì)來轉(zhuǎn)換、蓄積壓力能。例如，利用氣體（氮?dú)猓┑目蓧嚎s性質(zhì)研制的皮囊式充氣蓄能器就是一種蓄積液壓油的裝置（見皮囊式充氣蓄能器原理圖1）。皮囊式蓄能器由油液部分和帶有氣密封件的氣體部分組成，位于皮囊周圍的油液與油液回路接通。當(dāng)壓力升高時(shí)油液進(jìn)入蓄能器，氣體被壓縮，系統(tǒng)管路壓力不再上升；當(dāng)管路壓力下降時(shí)壓縮空氣膨脹，將油液壓入回路，從而減緩管路壓力的下降。

圖1 皮囊式充氣蓄能器原理圖

2 蓄能器的作用

蓄能器的作用是將液壓系統(tǒng)中的壓力油儲(chǔ)存起來，在需要時(shí)又重新放出。其主要作用表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面。

2.1 作輔助電源

某些液壓系統(tǒng)的執(zhí)行元件是間歇?jiǎng)幼?，總的工作時(shí)間很短，有些液壓系統(tǒng)的執(zhí)行元件雖然不是間歇?jiǎng)幼?，但在一個(gè)工作循環(huán)內(nèi)（或一次行程內(nèi)）速度差別很大。在這種系統(tǒng)中設(shè)置蓄能器后，即可采用一個(gè)功率較小的泵，以減小主傳動(dòng)的功率，使整個(gè)液壓系統(tǒng)的尺寸小、重量輕、價(jià)格便宜。

2.2 作緊急動(dòng)力源

對某些系統(tǒng)要求當(dāng)泵發(fā)生故障或停電（對執(zhí)行元件的供油突然中斷）時(shí)，執(zhí)行元件應(yīng)繼續(xù)完成必要的動(dòng)作。例如為了安全起見，液壓缸的活塞桿必須內(nèi)縮到缸內(nèi)。在這種場合下，需要有適當(dāng)容量的蓄能器作緊急動(dòng)力源。

2.3 補(bǔ)充泄漏和保持恒壓

對于執(zhí)行元件長時(shí)間不動(dòng)作，而要保持恒定壓力的系統(tǒng)，可用蓄能器來補(bǔ)償泄漏，從而使壓力恒定。

2.4 吸收液壓沖擊

由于換向閥突然換向，液壓泵突然停車，執(zhí)行元件的運(yùn)動(dòng)突然停止，甚至人為的需要執(zhí)行元件緊急制動(dòng)等原因，都會(huì)使管路內(nèi)的液體流動(dòng)發(fā)生急劇變化，而產(chǎn)生沖擊壓力（油擊）。雖然系統(tǒng)中設(shè)有安全閥，但仍然難免產(chǎn)生壓力的短時(shí)劇增和沖擊。這種沖擊壓力，往往引起系統(tǒng)中的儀表、元件和密封裝置發(fā)生故障甚至損壞或者管道破裂，此外還會(huì)使系統(tǒng)產(chǎn)生明顯的振動(dòng)。若在控制閥或液壓缸沖擊源之前裝設(shè)蓄能器，即可吸收和緩和這種沖擊。

2.5 吸收脈動(dòng)、降低噪聲

泵的脈動(dòng)流量會(huì)引起壓力脈動(dòng)，使執(zhí)行元件的運(yùn)動(dòng)速度不均勻產(chǎn)生振動(dòng)、噪聲等。在泵的出口處并聯(lián)一個(gè)反應(yīng)靈敏而慣性小的蓄能器，即可吸收流量及壓力的脈動(dòng)，降低噪音。紙機(jī)壓榨部及復(fù)卷機(jī)等設(shè)備也正是利用這個(gè)原理在其液壓回路中設(shè)計(jì)了蓄能器來降低振動(dòng)和噪音，對紙機(jī)的正常運(yùn)行起到了很大的作用。

3 蓄能器的安裝與維護(hù)

3.1 蓄能器的安裝

3.1.1 蓄能器安裝前的檢查

安裝前的檢查不可忽略。安裝前應(yīng)對蓄能器進(jìn)行如下檢查：產(chǎn)品是否與選擇規(guī)格相同；充氣閥是否緊固；有無運(yùn)輸造成影響使用的損傷；進(jìn)油閥進(jìn)油口是否堵好。

3.1.2 蓄能器的安裝的基本要求

蓄能器的安裝的基本要求是：蓄能器的工作介質(zhì)的黏度和使用溫度均應(yīng)與液壓系統(tǒng)工作介質(zhì)的要求相同。蓄能器應(yīng)安裝在檢查、維修方便之處。用于吸收沖擊、脈動(dòng)時(shí)，蓄能器要緊靠振源，應(yīng)裝在易發(fā)生沖擊處。安裝位置應(yīng)遠(yuǎn)離熱源，以防止因氣體受熱膨脹造成系統(tǒng)壓力升高。固定要牢固，但不允許焊接在主機(jī)上，應(yīng)牢固地支持在托架上或壁面上。徑長比過大時(shí)，還應(yīng)設(shè)置抱箍加固。

囊式蓄能器原則上應(yīng)該油口向下垂直安裝，傾斜或臥式安裝時(shí)，皮囊因受浮力與殼體單邊接觸，有妨礙正常伸縮運(yùn)行，加快皮囊損壞，降低蓄能器機(jī)能的危險(xiǎn)，因此一般不采用傾斜或臥式安裝的方法。對于隔膜式蓄能器無特殊安裝要求，可油口向下垂直安裝、傾斜或臥式安裝。

在泵和蓄能器之間應(yīng)安裝單向閥，以免在泵停止工作時(shí)，蓄能器中的油液倒灌入泵內(nèi)流回油箱，發(fā)生事故。

在蓄能器與系統(tǒng)之間，應(yīng)裝設(shè)截止閥，此閥供充氣、調(diào)整、檢查、維修或者長期停機(jī)使用。

蓄能器裝好后，應(yīng)充填惰性氣體(如N2)，嚴(yán)禁充氧氣、氫氣、壓縮空氣或其他易燃性氣體。

裝拆和搬運(yùn)時(shí)，必須放出氣體。

3.2 蓄能器常見故障的排除

（1）皮囊式蓄能器壓力下降嚴(yán)重，經(jīng)常需要補(bǔ)氣。

皮囊式蓄能器，皮囊的充氣閥為單向閥的形式，靠密封錐面密封(見圖2)。當(dāng)蓄能器在工作過程中受到振動(dòng)時(shí)，有可能使閥芯松動(dòng)，使密封錐面不密合，導(dǎo)致漏氣?；蛘唛y芯錐面上拉有溝槽，或者錐面上黏有污物，均可能導(dǎo)致漏氣。此時(shí)可在充氣閥的密封蓋4內(nèi)墊入厚 3 mm左右的硬橡膠墊，以及采取修磨密封錐面使之密合等措施解決。

（2） 使用壽命短

其影響因素有皮囊質(zhì)量，使用的工作介質(zhì)與皮囊材質(zhì)的相容性；或者有污物混入；選用的蓄能器公稱容量不合適(油口流速不能超過 7 m/s)；油溫太高或過低；作儲(chǔ)能用時(shí)，往復(fù)頻率是否超過1次/10 s，超過則壽命開始下降，若超過1次/3 s，則壽命急劇下降；安裝是否良好，配管設(shè)計(jì)是否合理等。

圖2 皮囊充氣閥

（3） 吸收壓力脈動(dòng)的效果差

為了更好地發(fā)揮蓄能器對脈動(dòng)壓力的吸收作用，蓄能器與主管路分支點(diǎn)的連接管道要短，通徑要適當(dāng)大些，并要安裝在靠近脈動(dòng)源的位置。否則，它消除壓力脈動(dòng)的效果就差，有時(shí)甚至?xí)觿毫γ}動(dòng)。

3.3 蓄能器充氮及測壓步驟

3.3.1 蓄能器充氮步驟（見圖3）

圖3 充氣工具示意圖

（1）將蓄能器項(xiàng)部的六角罩蓋螺母拆下，裝上充氣工具。

（2）將連接充氣工具軟管另一端的組件的接頭螺母與氮?dú)馄可系慕宇^旋上并擰緊。

（3）開啟蓄能器下部連接壓力油管路上的進(jìn)油截止閥（工作油壓為零）。

（4）將充氣工具中放氣的針閥B關(guān)閉，再順時(shí)針擰充氣工具上端的手柄A，將蓄能器的充氣嘴頂開。

（5）然后緩慢打開氮?dú)馄可系拈y門，向蓄能器充氮。注意：在緩慢打開氮?dú)馄可祥y門時(shí)，必須同時(shí)監(jiān)視充氣工具上的壓力表讀數(shù)，當(dāng)壓力達(dá)到要求的充氮壓力時(shí)，即關(guān)閉氮?dú)馄可系拈y門。設(shè)計(jì)充氮壓力一般為額定工作壓力的60 %。

例如：工作壓力為20 MPa，充氮壓力為1.2 MPa

（6）隨后逆時(shí)針擰充氣工具上端的手柄A，使蓄能器的充氣閥關(guān)閉后才可拆去充氣工具及連接氮?dú)馄康能浌芙M件。

（7）檢查蓄能器頂部的充氣嘴有無漏氣，若有漏氣。則需更換充氣嘴；若無泄漏，則裝上蓄能器充氣嘴上的六角罩蓋螺母，充氮完畢。

3.3.2 蓄能器測壓方法

在機(jī)組運(yùn)行一定的時(shí)間，或長期停機(jī)后需重新啟動(dòng)時(shí)，應(yīng)對蓄能器進(jìn)行檢查，并測定充氮壓力值，當(dāng)?shù)獨(dú)鈮毫χ档陀诠ぷ鲏毫Φ?0 %時(shí)，則應(yīng)重新充氮?dú)?，檢查測定氮?dú)鈮毫Ψ椒ㄈ缦拢?/p>

（1）將蓄能器頂部的六角罩蓋螺母拆下，裝上充氣工具；

（2）將連接充氣工具的軟管拆下，換上堵頭；

（3）旋動(dòng)充氣工具上的手柄A，將蓄能器的充氣嘴頂開，由充氣工具上的壓力表測取蓄能器壓力值，若低于工作壓力的50 %時(shí)，則必須進(jìn)行補(bǔ)充氮?dú)?充氮方法及步驟如上所述)。

[1]徐灝.機(jī)械設(shè)計(jì)手冊[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2000第2版第5卷.

[2]張利平.液壓氣動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)手冊[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1997

Analysis on Bag Type Accumulator

Chen Qinzhang
(4th Papermaking Plant, Fujian Nanping Paper Co., Ltd.)

This paper mainly introduces the working principle, effect & application and installation &maintenance of bag type accumulator.

bagtype accumulator；press section on paper machine；vibration and noise；nitrogenization and manometry