CN111379749B - 一种适用于皮囊式蓄能器稳定运行的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种适用于皮囊式蓄能器稳定运行的方法，所述方法包括以下步骤：（1）根据系统的设计要求，确定出系统最低工作压力和最高工作压力和蓄能器的容量；（2）根据现场实际并验证对比，主要确定蓄能器的容量（是否需要增加）；（3）根据系统流量与检测实际工作压力，确定出皮囊蓄能器的基本充气压力；（4）根据皮囊蓄能器不同使用情况，确定出皮囊蓄能器的最终充气压力;(5)通过检测蓄能器的实际充气压力，确定出需要补充的氮气压力；（6）对蓄能器进行充氮作业；（7）系统稳定运行，等待下一次检测。

Description

一种适用于皮囊式蓄能器稳定运行的方法

技术领域

本发明涉及一种蓄能器，具体涉及一种适用于皮囊式蓄能器稳定运行的方法，属于液压结构部件技术领域。

背景技术

蓄能器是存储工作介质势能的一种装置，在高压大流量的间隙负载或大小不等的连续负载系统中，有时一个工作循环内各阶段所需要的流量差别也很大，而峰值流量负载的时间又往往较为短暂，对于这种状况，虽然也存在有多种解决方案，但一条重要的途径就是采用蓄能器作为辅助能源，尤其在恒压变量泵的液压系统中，由于皮囊式蓄能器具有体积小、重量轻、惯性小、反应灵敏以及缓冲吸振能力强等优点，被广泛应用。当系统需要的流量较小时，泵输出的压力油一部分供给系统，而余下的部分输出到蓄能器内存储起来，在系统需要高压大流量时，蓄能器便和泵一道共同向系统供油，获得短时间内比泵单独供给的流量大的工作油液，满足系统的工作需要。但是其也有着明显的缺点，因为随着使用时间的增长，蓄能器皮囊会损坏，导致蓄能器没有作用；还有，蓄能器本体结构密封效果等因素造成蓄能器不可避免的会损失掉部分的氮气，皮囊内氮气压力也会随之降低；再有，为了保证蓄能器使用功能精度，我们需要定期检测蓄能器以及皮囊的运行状态，观察一下皮囊是否异常损坏，原有方法我们利用充氮工具上的压力表直接观察皮囊内氮气压力，不过每检查一次要放掉一部分气体，最后导致气压不足而影响到使用效果，降低压力后的皮囊在吸振/缓冲/流量瞬间补充等方面都不能满足系统的要求和在液压系统中的应有的功能所以此类方法已经不适于蓄能器，尤其容量不大的蓄能器；进而，技术人员进行了进一步的摸索，我们把压力表直接接在蓄能器的充气口的方法（不拆下会保证皮囊内氮气不发生二次泄漏）来检查充气压力，但系统工作时频繁的剧烈压力波动会使得检查用的压力表指针剧烈摆动，检测也不准确且极易损坏，这也是不适当的。因而需要一种快速不泄漏检测蓄能器内氮气压力检测的方法就显得尤为重要。

通过皮囊内压力检测，发现压力不足，此时为了保证液压系统的稳定运行我们需要及时对蓄能器补充氮气，达到系统所需的压力。一般对14Mpa以下的液压系统，由于蓄能器所需氮气压力相对较低，传统的方法大都采用氮气瓶与皮囊式蓄能器对充的方法进行充氮作业，即将充满氮气的瓶体与蓄能器充氮口连接在一起；但随着蓄能器内氮气压力逐步升高的同时氮气瓶内氮气压力的逐步降低，直至两者压力达到平衡，便不能再向蓄能器内补充,此类做法造成氮气瓶的氮气利用率很低，造成浪费，尽管其本身并不高，但需要浪费大量人力；而对系统工作压力超过14MPa以上的液压系统，由于受到氮气瓶本身的压力限制已经不能达到蓄能器所需氮气压力要求，此种方法充氮行不通，现有技术只能采用充氮小车向皮囊式蓄能器冲入氮气.充氮压力值随压力继电器的设点值自动补充，较为快捷稳妥；但限于其自身价格较高，且操作人员必须具备一定的电气专业知识才能作业；因而如果有一种在没有充氮小车的情况下依然可以安全、平稳、快速的对皮囊式蓄能器实施充氮作业的技术也显得尤为重要。

经过中国专利检索，检索到的专利03229074.8《充氮小车》，描述的是小车上带着氮气增压泵装置，并依靠其将氮气瓶内氮气间隙性的输送到蓄能器皮囊内，直到达到设定值。一方面投资费用大，另一方面，在一条生产线不可能配备有多个充氮小车，而一条产线往往设置有多个液压系统，从地面到-10M以及更深的地下油库的吊装本身就存在安全隐患。我们还检索到ZL201120135762.4 《一种皮囊式蓄能器充氮装置 》，但该公开技术所描述的仅仅依靠主泵来实施，作业时间上明显滞后，同时频繁调整回对泵产生诸多的负面影响，造成使用寿命缩短，由此可见此两种公开技术所要解决的主要问题的技术方案与本技术不同。

发明内容

本发明正是针对现有技术中存在的问题，提供一种适用于皮囊式蓄能器稳定运行的方法，该技术方案主要解决现有技术所存在的现场难以解决的技术问题，尤其解决了能够快速检测皮囊内氮气压力且不发生二次泄漏，且快速安全、平稳、及时的对皮囊式蓄能器实施充氮作业并杜绝吊装安全隐患，既提升了设备运行效果，同时有效控制系统振动以及其产生的管道泄漏等系列影响，从而有效提高了有效作业率。

为了实现上述目的，本发明的技术方案如下，一种适用于皮囊式蓄能器稳定运行的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

（1）根据系统的设计要求，确定出系统最低工作压力和最高工作压力和蓄能器的容量；

(2)根据现场实际并验证对比，主要确定蓄能器的容量（是否需要增加）；

(3)根据系统流量与检测实际工作压力，确定出皮囊蓄能器的基本充气压力；

（4）根据皮囊蓄能器不同使用情况，确定出皮囊蓄能器的最终充气压力;

(5)通过检测蓄能器的实际充气压力，确定出需要补充的氮气压力；

（6）对蓄能器进行充氮作业；

（7）系统稳定运行，等待下一次检测。

作为本发明的一种改进，所属步骤（1）、（2）中在选择蓄能器的容量（V0）时，若提高皮囊蓄能器充气压力P0,能够使V0减少，增加蓄能器工作压力范围（△P=P2-P1），也能够使V0减少，一般为使蓄能器正常工作，应P0≤P1，即在最低工作压力下，蓄能器胶囊仍未膨胀得与壳体内壁完全接触，另外，P0≥25％P2，即在最高最高压力下，胶囊收缩后的体积仍大于充气压力的原始体积的四分之一，这样限制胶囊在工作时的变形范围，可以保护胶囊不被破坏而延长使用寿命。

根据蓄能器容量公式，容量与蓄能器充气压力、允许压力、工作压力关系：

V0=△V/P0^1/n[( 1/ P2 )^1/n-( 1/ P1)^1/n]

式中： V0——蓄能器的容量；

n ——状态指数（等温状态n =1，绝热状态n =1.4）；

△V——最高工作压力下的皮囊容积与最低压力下皮囊容积之差；

P0——蓄能器充气压力；

P1——允许压力；

P2——工作压力。

作为本发明的一种改进，所所述步骤（4）皮囊式蓄能器充气压力P0的确定，应根据使用情况的不同分别确定，具体如下：

作为辅助动力源时，P0的一般按照最低工作压力P1的80％~90％选取；并能够保证P0≥25％P2（最高压力）；

用作吸收冲击压力时，P0应等于或稍高于蓄能器设置点正常工作压力，也有取安装部位阀关闭前的压力P2 60％~70％；

用作吸收脉动压力时，P0取平均工作压力（P2-P1）/2 的60%；

用于同时作为系统蓄能和吸收压力脉动以及冲击压力之多功能元件使用，充气压力P0可以在平均压力50%~80%的范围内选择，且优先选择80%。

作为本发明的一种改进，所述步骤（5）蓄能器的压力检测，检查蓄能器充气压力，按照图中所示的在回路中接入一只压力表，再慢慢打开截止阀将蓄能器中的压力油逐步泄漏至油箱的同时，注意观察压力表的指针，压力表指针首先慢慢向低压端转动，达到某一个压力值后急速转到零，此时迅速关闭截止阀，指针转动时发生突变的时的压力读数就是蓄能器的充气压力。

作为本发明的一种改进，所述所述的步骤（6）对蓄能器进行冲氮作业，具体如下，

1）首先利用充气工具向基准蓄能器中充入氮气，在充气时放掉蓄能器中的油液；

2）将充气工具（7）和（8）分别安装在基准蓄能器和待充蓄能器上，将（7）中进气单向阀拆除，并用高压软管连接（7）（8）连接，顶开皮囊进气单向阀的阀芯，打开球阀（9）、（10）、（12），关闭（11）；

3）逐步关闭球阀（10），使得系统压力逐步缓慢上升，此时可将基准蓄能器（6）内的氮气充入待充蓄能器（13-14-15-16-17-18）内。

作为本发明的一种改进，所述步骤（6）利用液压系统自配置高压泵来完成。

作为本发明的一种改进，为了降低频繁调整对主泵的影响，所述的步骤（6）还设置一组容积为待充皮囊式蓄能器1~2倍基准蓄能器，且优先选择2倍。

更进一步的，恒压变量泵压力不调整、斜盘摆角10°最大流量的情况下，通过调整球阀（10）开度的方法来调整系统压力，压力提升形成对基准蓄能器皮囊的压缩导致其容积压力发生变化，使得基准蓄能器中氮气进入到系统蓄能器中。

相对于现有技术，本发明具有如下优点，1）该技术方案整体设计巧妙、结构紧凑，使用稳定性与可靠性都较好，表明本发明提出的方法和实现装置能很好的适应皮囊蓄能器检测和充气的要求，2）该方案不需要充氮小车，自然无需吊装，杜绝过程中的危险性；3）该方案及时发现皮囊的损坏情况、泄漏情况；大大缩短了检修负荷和检修时间，劳动效率提高；4）液压系统设备稳定运行，减少了冲击，避免了气蚀、自然降低泄漏点；。

附图说明

图1工艺流程示意图；

图2蓄能器皮囊内压力检测示意图；

图3基准蓄能器充气示意图；

图4、5系统蓄能器充气示意图；

图中：1-压力检测状态蓄能器；2-压力表；3-回油截止阀；4-油箱；5- 氮气瓶，6-基准蓄能器，7-充氮工具1，8-充氮工具2，9-进油球阀1，10-回油球阀1，11-进油球阀2，12-回油球阀2，13-14-15-16-17-18待充蓄能器。

具体实施方式：

为了加深对本发明的理解，下面结合附图对本实施例做详细的说明。

实施例1：参见图1-图5, 一种适用于皮囊式蓄能器稳定运行的方法，所述方法包括以下步骤：

（1）根据系统的设计要求，确定出系统最低工作压力和最高工作压力和蓄能器的容量；

(2)根据现场实际并验证对比，主要确定蓄能器的容量（是否需要增加）；

(3)根据系统流量与检测实际工作压力，确定出皮囊蓄能器的基本充气压力；

（4）根据皮囊蓄能器不同使用情况，确定出皮囊蓄能器的最终充气压力;

(5)通过检测蓄能器的实际充气压力，确定出需要补充的氮气压力；

（6）对蓄能器进行充氮作业；

（7）系统稳定运行，等待下一次检测。

所属步骤（1）、（2）中在选择蓄能器的容量（V0）时，若提高皮囊蓄能器充气压力P0,能够使V0减少，增加蓄能器工作压力范围（△P=P2-P1），也能够使V0减少，一般为使蓄能器正常工作，应P0≤P1，即在最低工作压力下，蓄能器胶囊仍未膨胀得与壳体内壁完全接触，另外，P0≥25％P2，即在最高最高压力下，胶囊收缩后的体积仍大于充气压力的原始体积的四分之一，这样限制胶囊在工作时的变形范围，可以保护胶囊不被破坏而延长使用寿命。

根据蓄能器容量公式，容量与蓄能器充气压力、允许压力、工作压力关系：

V0=△V/P0^1/n[( 1/ P2 )^1/n-( 1/ P1)^1/n]

式中： V0——蓄能器的容量；

n ——状态指数（等温状态n =1，绝热状态n =1.4）；

△V——最高工作压力下的皮囊容积与最低压力下皮囊容积之差；

P0——蓄能器充气压力；

P1——允许压力；

P2——工作压力。

所述步骤（4）皮囊式蓄能器充气压力P0的确定，应根据使用情况的不同分别确定，具体如下：

作为辅助动力源时，P0的一般按照最低工作压力P1的80％~90％选取；并能够保证P0≥25％P2（最高压力）；

用作吸收冲击压力时，P0应等于或稍高于蓄能器设置点正常工作压力，也有取安装部位阀关闭前的压力P2 60％~70％；

用作吸收脉动压力时，P0取平均工作压力（P2-P1）/2 的60%；

用于同时作为系统蓄能和吸收压力脉动以及冲击压力之多功能元件使用，充气压力P0可以在平均压力50%~80%的范围内选择，且优先选择80%。

所述步骤（5）蓄能器的压力检测，检查蓄能器充气压力，按照图中所示的在回路中接入一只压力表，再慢慢打开截止阀将蓄能器中的压力油逐步泄漏至油箱的同时，注意观察压力表的指针，压力表指针首先慢慢向低压端转动，达到某一个压力值后急速转到零，此时迅速关闭截止阀，指针转动时发生突变的时的压力读数就是蓄能器的充气压力。

所述所述的步骤（6）对蓄能器进行冲氮作业，具体如下，

1）首先利用充气工具7向基准蓄能器6中充入氮气，在充气时放掉蓄能器6中的油液；

2）将充气工具7和8分别安装在基准蓄能器和待充蓄能器上，将7中进气单向阀拆除，并用高压软管连接7、8连接，顶开皮囊进气单向阀的阀芯，打开球阀9、10、12，关闭11；

3）逐步关闭球阀10，使得系统压力逐步缓慢上升，此时可将基准蓄能器6内的氮气充入待充蓄能器13-14-15-16-17-18内。

所述步骤（6）利用液压系统自配置高压泵来完成。

为了降低频繁调整对主泵的影响，所述的步骤（6）还设置一组容积为待充皮囊式蓄能器1~2倍基准蓄能器，且优先选择2倍。更进一步的，恒压变量泵压力不调整、斜盘摆角10°最大流量的情况下，通过调整球阀10开度的方法来调整系统压力，压力提升形成对基准蓄能器皮囊的压缩导致其容积压力发生变化，使得基准蓄能器中氮气进入到系统蓄能器中。

实施例2：

参见图2 一种适用于皮囊式蓄能器稳定运行的装置，检查蓄能器充气压力，按照图中所示的回路中接入一只压力表2，在慢慢打开截止阀3将蓄能器1中的压力油逐步泄漏至油箱4的同时，注意观察压力表2的指针，压力表2指针首先慢慢向低压端转动，达到某一个压力值后急速转到零，此时迅速关闭截止阀3，指针转动时发生突变的时的压力读数就是蓄能器1的充气压力。

需要说明的是上述实施例，并非用来限定本发明的保护范围，在上述技术方案的基础上所作出的等同变换或替代均落入本发明权利要求所保护的范围。

Claims (6)

1.一种适用于皮囊式蓄能器稳定运行的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

（1）根据系统的设计要求，确定出系统最低工作压力和最高工作压力和蓄能器的容量；

（2）根据现场实际并验证对比，确定蓄能器的容量；

（3）根据系统流量与检测实际工作压力，确定出皮囊蓄能器的基本充气压力；

（4）根据皮囊蓄能器不同使用情况，确定出皮囊蓄能器的最终充气压力;

(5)通过检测蓄能器的实际充气压力，确定出需要补充的氮气压力；

（6）对蓄能器进行充氮作业；

（7）系统稳定运行，等待下一次检测；

所属步骤（1）、（2）中在选择蓄能器的容量V0时，若提高皮囊蓄能器充气压力P0,能够使V0减少，增加蓄能器工作压力范围△P=P2-P1，也能够使V0减少，为使蓄能器正常工作，应P0≤P1，即在最低工作压力下，蓄能器胶囊仍未膨胀得与壳体内壁完全接触，另外，P0≥25％P2，即在最高压力下，胶囊收缩后的体积仍大于充气压力的原始体积的四分之一，

根据蓄能器容量公式，容量与蓄能器充气压力、允许压力、工作压力关系：

式中： V0——蓄能器的容量；

n ——状态指数，等温状态n =1，绝热状态n =1.4；

△V——最高工作压力下的皮囊容积与最低压力下皮囊容积之差；

P0——蓄能器充气压力；

P1——允许压力；

P2——工作压力。

2.根据权利要求1所述的适用于皮囊式蓄能器稳定运行的方法，其特征在于，所述步骤（4）皮囊式蓄能器充气压力P0的确定，应根据使用情况的不同分别确定，具体如下：

作为辅助动力源时，P0按照最低工作压力P1的80％~90％选取；并能够保证P0≥25％P2；

用作吸收冲击压力时，P0应等于或稍高于蓄能器设置点正常工作压力，也有取安装部位阀关闭前的压力P2的60％~70％；

用作吸收脉动压力时，P0取平均工作压力（P2-P1）/2 的60%；

用于同时作为系统蓄能和吸收压力脉动以及冲击压力之多功能元件使用，充气压力P0在平均压力50%~80%的范围内选择。

3.根据权利要求2所述的适用于皮囊式蓄能器稳定运行的方法，其特征在于，所述步骤（5）蓄能器的压力检测，检查蓄能器充气压力，在回路中接入一只压力表，再慢慢打开截止阀将蓄能器中的压力油逐步泄漏至油箱的同时，注意观察压力表的指针，压力表指针首先慢慢向低压端转动，达到某一个压力值后急速转到零，此时迅速关闭截止阀，指针转动时发生突变时的压力读数就是蓄能器的充气压力。

4.根据权利要求3所述的适用于皮囊式蓄能器稳定运行的方法，其特征在于，所述的步骤（6）对蓄能器进行充氮作业，具体如下，

1）首先利用充氮工具一（7）向基准蓄能器（6）中充入氮气，在充气时放掉基准蓄能器（6）中的油液；将充氮工具一（7）和充氮工具二（8）分别安装在基准蓄能器和待充蓄能器上，将充氮工具一（7）中进气单向阀拆除，并用高压软管连接充氮工具一（7）和充氮工具二（8），顶开皮囊进气单向阀的阀芯，打开进油球阀一（9），回油球阀一（10），回油球阀二（12），关闭进油球阀二（11）；

2）逐步关闭回油球阀一（10），使得系统压力逐步缓慢上升，此时可将基准蓄能器（6）内的氮气充入待充蓄能器内。

5.根据权利要求3所述的适用于皮囊式蓄能器稳定运行的方法，其特征在于，所述步骤（6）利用液压系统自配置高压泵来完成。

6.根据权利要求2或3所述的适用于皮囊式蓄能器稳定运行的方法，其特征在于，所述步骤（6）还设置一组容积为待充皮囊式蓄能器1~2倍基准蓄能器。

Images