Расчет и обслуживание пневмогидроаккумуляторов

Расчет пневмогидроаккумулятора заключается в выборе его типоразмера (объема) и давления зарядки P₀ газовой полости. Исходные данные – минимальное P₁ и максимальное P₂ давление, а также объем рабочей жидкости, который должен подавать аккумулятор.

В начале баллон объемом V₀ заряжен сжатым азотом под давление P₀. Донный клапан закрыт и препятствует выдавливанию баллона. На минимальном рабочем давлении P₁ небольшое количество РЖ (~10% от V₀) поступает в ПГА. Разница DV на минимальном P₁ и максимальном P₂ рабочих давлениях соответствует вытесняемому полезному рабочему объему: DV=V₁–V₂.

Связь между давлением газа P и его объемом V описывается уравнением:

.

При увеличении давления температура газа повышается. Если изменение давления происходит так быстро, что теплообменом с окружающей средой можно пренебречь, то такой процесс называется адиабатическим. Если давление изменяется так медленно, что температура газа остается постоянной, то такой процесс называется изотермическим. Для адиабатического процесса степенной показатель k=1.4; для изотермического k=1.0.

Рассчитать полезный объем DV можно по формуле:

.

Если длительность цикла «зарядка–разрядка» для ГПА меньше 1 минуты, то допустимо считать процесс адиабатическим (k=1). Если больше 3-х минут – изотермическим (k=1.4).

Для задач накопления энергии давление зарядки газовой полости P₀ выбирается равным 0.9 ´ минимальное рабочее давление P₁. Это позволяет исключить работу разделительного элемента вблизи донного клапана и повысить его долговечность. Для гашения пульсаций P₀ выбирается равным 0.6´P₁.

В состояние поставки давление в газовой полости равно обычно 32 МПа. Поэтому перед его установкой следует уменьшить давление газа до необходимого. Для этого следует использовать только рекомендуемый изготовителем инструмент и порядок действий.

При использовании гидроаккумулятора необходимо дополнительно установить:

манометр, контролирующий давление в газовой полости гидроаккумулятора;

вентиль, отсоединяющий аккуму­лятор от системы;

вентиль для разгрузки аккумулятора.

Эти аппараты часто объединяют в единый блок.

Поскольку в ГПА содержится газ под высоким давлением, они требуют регулярного (не реже, чем 2 раза в году) технического обслуживания (ТО). ТО включает, в частности, проверку давления газа и, при необходимости, его дозаправку.

Самостоятельный ремонт ГПА недопустим.

 

23. Манометры, реле/датчики давления, термометры, расходомеры, …

Для измерения и контроля давления используется:

манометры;

реле давления;

датчики давления.

В любом гидроприводе должен быть хотя бы один манометр. Наиболее часто используют манометры с трубкой Бурдона – упругой изогнутой трубки. Чем выше измеряемое давление, тем сильнее разгибается трубка 1. Перемещение ее конца преобразуется в поворот стрелки через тягу 2 и зубчатый сектор 3. Для сглаживания колебаний стрелки манометр подсоединяется к гидролинии через демпфер – шайбу с тонким отверстием. С этой же целью корпуса качественных манометров заполняют глицерином.

Для измерения давления загрязненных, агрессивных или вязких жидкостей используют манометры с диафрагмой. Чем выше давление, тем сильнее прогибается диафрагма. Через толкатель 5 и зубчатый сектор перемещение диафрагмы преобразуется в поворот стрелки.

Для измерения разности давлений между различными точками гидросистемы используются дифференциальные манометры. Они имеют два патрубка для раздельного подключения давления. Совместное перемещение двух трубок Бурдона или разница давлений по обе стороны диафрагмы преобразуется в поворот стрелки.

Максимальное рабочее давление не должно превышать примерно 2/3 от верхнего предела измерения манометра. Класс точности манометра целесообразно выбирать 1,5.

Манометры всех типов могут снабжаться электрическими выключателями, срабатывающими при достижении заданного максимального или минимального давления.

Переключатели манометра позволяют подвести давление к одному манометру из нескольких точек гидросистемы по очереди. Манометр может быть встроен непосредственно в переключатель или установлен отдельно. Одна из позиций переключателя обязательно должна соединяется со сливом.

Реле давления предназначены для электрического управления гидроаппаратами. Встроенный в реле выключатель замыкает или разрывает цепь в зависимости от настроенного давления. Нечувствительность (разность давлений при включении и выключении) порядка 1 МПа. В ответственных гидроприводах реле давления использовать нежелательно, поскольку велика вероятность ложных срабатываний из-за пульсаций давления.

Датчики давления служат для преобразования давления в аналоговый электрический сигнал (0…10 В или 4…20 ma). Измеряемое давление деформирует металлическую мембрану. Деформация мембраны изменяет сопротивление наклеенных на нее тензодатчиков. Встроенный усилитель формирует выходной электрический сигнал.

Температуру РЖ измеряют посредством встроенных в бак термометров. Для поддержания постоянной температуры РЖ используют электроконтактные термометры. Если необходим управляющий сигнал, пропорциональный изменению температуры, используют датчики, сопротивление которых зависит от температуры.

Для измерения расхода РЖ наиболее часто используют турбинные и объемные расходомеры. В турбинном измеряется частота вращения турбинки в потоке РЖ. Простейший объемный расходомер – гидромотор, включенный без нагрузки. Частота вращения его вала пропорционально проходящему через него расходу РЖ.

Для измерения уровня РЖ в гидробаке используют встроенные в бак индикаторы уровня. Его условное изображение всегда показывают вертикальным. Для контроля минимального и максимального уровня РЖ в баке используют поплавковые выключатели. Если один из уровней достигнут, срабатывает бесконтактный выключатель.