Как отрегулировать автоматику на насосной станции с гидроаккумулятором

Гидроаккумулятор и реле давления. Настраиваем правильно

Рис1. Гидроаккумулятор

При сборке насосной станции важнейшим вопросом является настройка реле давления и гидроаккумулятора (Рис.1). От правильно выставленных пределов зависит не только удобство пользования системой водоснабжения, но и продолжительность эксплуатации некоторых элементов насосной станции.

Часто возникает впечатление, что все те советы, которые можно найти в сети Интернет по настройке давлений, не просто далеки от реальности, но и вредны, так как не соответствуют действительности. Вот и приходится каждому разбираться в принципах работы и настройке самостоятельно. В данной статье приводится порядок действий по настройке давлений, следуя которым удалось отрегулировать работу насосной станции, активно эксплуатируемой уже пятый год.

Рис2. Крышка золотника

Гидроаккумулятор – не только вода. Немного теории

Внутри металлического бака гидроаккумулятора (ГА) находится резиновая емкость (груша). Насос нагнетает воду именно в грушу. В пространство между стенками бака и емкостью через золотник закачивается воздух. Чем больше воды в груше, тем сильнее сжат воздух и тем выше его давление, стремящееся вытолкнуть воду обратно. Также существуют мембранные модели ГА, в которых металлический бак разделен пополам мембраной, с одной стороны которой находится воздух, а с другой вода.

Рис3. Проверка давления

Практика. Воздух

Итак, вот он – купленный гидроаккумулятор. Прежде всего, необходимо определить давление воздуха в нем. Несмотря на то, что производитель, обычно, накачивает 1,5 Атмосферы, бывают случаи, когда из-за утечки к моменту продажи это значение намного ниже. Обыкновенный автомобильный золотник закрыт декоративным колпачком (Рис.2). Откручиваем его и проверяем давление в баке (Рис.3). Чем проверять? Так как погрешность даже в 0,5 атм. существенно влияет на работу всей системы, то чем выше точность используемого для проверки манометра, тем лучше. На рынке представлены три вида таких манометров: электронные, механические автомобильные (корпус металлический) и пластиковые, идущие в комплекте с некоторыми насосами. Последние дают огромную погрешность, поэтому для ГА их лучше не использовать. Обычно они китайского происхождения, в непрочном пластиковом корпусе. На показания электронных влияют температура и заряд батареи, к тому же их стоимость довольно высока. Поэтому используем обычный автомобильный манометр, желательно прошедший поверку. Чем на меньшее значение градуирована шкала, тем лучше. Например, если шкала рассчитана на 20 атм., а измерить нужно всего 1-2, то высокой точности измерения ждать не стоит.

Рис4. Реле давления

Меньшее количество воздуха в баке означает больший запас воды, но разброс давления при закачанном и почти опустошенном баке будет довольно велик. Тут все зависит от предпочтений. Если необходимо, чтобы давление воды в водопроводе постоянно было высоким (городским), то воздуха в баке должно быть не менее 1,5 атм. Соответственно, кто-то может решить, что напор даже в одну атмосферу для бытовых нужд вполне достаточен. В первом случае ГА запасает меньше воды, что означает частое включение подкачивающего насоса и потенциальные проблемы при отсутствии электричества, так как нет запаса воды. А во втором жертвовать приходится давлением: при заполненном баке можно принять душ с массажем, а по мере уменьшения воды удобна будет только ванна.

Определившись с желаемым режимом работы, следует либо стравить лишний воздух, либо подкачать. Не рекомендуется уменьшать давление ниже 1 атм., а также слишком перекачивать. Недостаточное количество воздуха означает, что наполненная водой груша может локально тереться о стенки бака, постепенно повреждаясь. В то же время, избыток воздуха не позволит закачать много воды, так как существенная часть объема ГА будет занята им.

Реле давления

Открываем крышку реле давления (Рис.4). Здесь доступна настройка верхнего и нижнего пределов срабатывания, то есть, значений давления, при которых насос будет отключаться и включаться. Две гайки и две пружины: большая (P) и малая (дельта P). Большая пружина отвечает за нижний предел или за давление включения насоса, что одно и то же. Из конструкции видно, что ее действие словно помогает воде замкнуть контакты.

Малая позволяет выставить разницу давлений. Кстати, это говорится во всех инструкциях, однако не указывается, что является точкой отсчета. Так вот, основным является нижний предел, то есть гайка пружины «P». Пружина разницы давлений, конструктивно, сопротивляется давлению воды: она отталкивает подвижную пластину вниз, от контактов.

Практика. Вода

После выставления нужного значения давления воздуха, подключаем ГА к системе и включаем в работу, внимательно следя за водяным манометром. На каждом ГА указаны значения рабочего и предельного давлений – их превышения недопустимо. Также в техническом паспорте к насосу указывается его напор (в метрах): 10 м соответствует 1 атмосфере. Насос должен быть вручную отключен от сети при:

достижении рабочего давления ГА;
достижении предельного значения напора насоса. Это просто определить – рост давления прекращается.

Обычно, мощности насосов не позволяют накачать бак до предела, да и необходимости в этом нет, так как снижается ресурс, как насоса, так и груши. В большинстве случае значение давления отключения выбирается на 1-2 атм. выше, чем включения.

Например, манометр показывает 3 атм., что, по мнению владельца насосной станции, достаточно для его нужд. Отключаем насос и медленно вращаем гайку «дельта P» на уменьшение, пока механизм не сработает.

Открываем кран и сливаем воду из системы. При этом наблюдаем за манометром и значением, при котором реле включится – это давление включения насоса (нижний предел). Оно должно быть немного больше (на 0,1-0,3 атм.) давления воздуха в пустом ГА. Благодаря этому груша прослужит дольше. Вращая «P», выставляем нижний предел, снова включаем насос в сеть и ждем, пока не будет достигнуто нужное давление. Подстраиваем гайку «дельта P». Гидроаккумулятор настроен.

Раз в 1 - 3 месяца необходимо в обязательном порядке проверять давление воздуха. Вода из бака при этом должна быть слита (отключаем насос от сети и открываем краны).

как настроить реле давления воды, как отрегулировать, настройка автоматики, устройство реле давления, какое давление должно быть в станции водоснабжения, как увеличить давление

Содержание:

Устройство насосной станции
Основные неполадки и причины из возникновения
Способы устранения неисправностей
- Отклонение от требований по эксплуатации оборудования
- Нарушение работы двигателя
- Недостаточный напор воды в системе
Работы по обслуживанию гидроаккумулятора
- Для чего нужен гидробак в системе
- Контроль воздушного давления
Назначение реле давления
- Принцип работы реле
- Как правильно регулировать реле и рассчитывать давление
- Как настроить рекомендуемые параметры
- Установка нестандартных параметров
Видео

Приобретение насосной станции обеспечивает регулярное водоснабжение в доме. Однако для стабильного напора подаваемой воды оборудованию для автономного водоснабжения требует правильная настройка и грамотная эксплуатация. Следует отметить, что не каждый владелец насосной станции знаком с особенностями настройки, а неправильные действия могут полностью вывести из строя оборудование. Чтобы избежать подобной неприятности, необходимо знать, как отрегулировать реле давления воды, какие приемы и правила следует применять для устранения нарушений в работе оборудования. Также важно знать, почему в системе падает давление и как решается подобная проблема.

Устройство насосной станции

Насосные станции заводского изготовления полностью укомплектованы производителем и готовы к работе. Их основное предназначение – принудительная подача воды. Чтобы понять, как настроить насосную станцию, необходимо знать ее устройство.

Подобные механизмы работают по достаточно простой схеме. Внутри гидроаккумулятора имеется эластичная емкость, в которую с помощью насоса подается вода. Заполнение емкости водой приводит к давлению на другую часть гидробака, заполненную воздухом или газом. Когда давление достигает установленных значений, происходит выключение насоса. Забор воды из накопительной емкости приводит к снижению давления в системе и при достижении минимального показателя насос снова включается.

Для включения и выключения насоса оборудование оснащено специальным регулятором давления для насосной станции. Контролировать уровень давления хозяин может по показаниям манометра, также установленного на оборудовании.

Основные неполадки и причины из возникновения

Вывести из строя бытовую насосную станцию могут различные факторы, включая нарушение целостности гидробака или труб, утечку воды или воздуха, попадание различных примесей в систему.

Вмешаться в работу насосной станции в случае неполадок в ее работе можно в следующих случаях:

В систему попал песок или другие примеси. Это может стать причиной образования коррозии и снижению производительности. Предотвратить засорение системы можно, используя различные фильтрующие элементы для очистки воды.
Снижение давления воздуха в системе. Подобное явление приводит к частому срабатыванию насоса и уменьшению срока его эксплуатации. Избежать подобной неприятности помогает регулярное измерение воздушного давления и настройка насосной станции при необходимости.
Нарушение герметичности стыков на всасывающем трубопроводе. В результате двигатель постоянно работает, но перекачивание воды не происходит.
Неправильная регулировка гидрофора доставляет большое количество неудобств и может стать причиной сбоя в работе насосной станции.

Регулярный осмотр и профилактические работы позволяют срок службы насосного оборудования. При этом важно помнить, перед тем как отрегулировать давление на насосной станции требуется отключение насосной станции от электросети и слив воды.

Способы устранения неисправностей

Работы по устранению неполадок могут быть простыми и сложными. В первом случае бывает достаточно заменить картриджи в фильтре и устранить протечки. Второй вариант предполагает выполнение дальнейших мероприятий, если простые меры не дали результата. В этом случае важно знать, как настроить гидрофор.

К более сложным действиям по устранению неполадок в работе насосного оборудования относится настройка давления в гидробаке и регулировка реле давления. При этом необходимо знать, какое давление должно быть в станции водоснабжения.

Существует несколько неполадок в работе бытовой насосной станции, которые можно попытаться устранить самостоятельно.

Отклонение от требований по эксплуатации оборудования

Непрерывная работа оборудования, без выключения, отмечается в том случае, если неправильно выполнена настройка автоматики насосной станции. В частности, речь идет о слишком высоких установленных значениях давления. Кроме того это происходит при холостой работе двигателя, которая не сопровождается перекачиванием воды.

Такое отклонение в работе может произойти по следующим причинам:

Первый запуск насоса проводился без заполнения водой. Чтобы решить проблему, нужно залить воду в насос с помощью специальной воронки и выполнить настройку гидрофора.
Трубопровод имеет повреждения или во всасывающем клапане образовалась воздушная пробка. Обнаружить подобную проблему можно только при проверке трубопровода по всей длине на предмет наличия изгибов, сужений или воздушных пробок. Выявленные проблемы следует устранить, поврежденные участки заменить.
Отсутствует доступ к воде работающего оборудования. Решение проблемы заключается в поисках причин отсутствия воды и их устранении.
Засор в трубопроводе. Исправить проблему помогает простая прочистка трубопровода и удаление скопившихся загрязнений.

Если станция начинает работу, и через короткий промежуток времени выключается, то проблема может заключаться в поврежденной мембране. В этом случае требуется замена мембраны. Подобная ситуация может возникать при отсутствии в системе необходимого давления. Здесь нужно сделать соответствующие измерения и проверить гидробак на наличие трещин или других повреждений.

Ситуация с блокировкой работы обратного клапана возникает достаточно редко. Это происходит, если в систему попадает мусор или посторонние предметы. Ситуация исправляется разбором трубопровода на проблемном участке и устранением засора.

Нарушение работы двигателя

Если при проведении осмотра обнаружена остановка двигателя и отсутствие характерных шумов, то можно говорить о следующем:

Нет подключения к электрической сети или отмечается слишком низкое напряжение. Решением проблемы является проверка схему подключения оборудования.
Перегорание предохранителя. В этом случае требуется замена элемента.
Заклинило крыльчатку. Затруднительный поворот крыльчатки свидетельствует о том, что ее заклинило, поэтому в первую очередь нужно выяснить, что стало причиной такой ситуации.
Поврежденное реле. Решением подобной неисправности станет регулировка реле или его полная замена, для чего необходимо знать устройство реле давления насосной станции.

Не стоит думать, что неисправности в работе двигателя можно всегда устранить самостоятельно. В большинстве случае проблемы способны решить только специалисты из сервисного центра.

Недостаточный напор воды в системе

Проблемы с напором воды могут возникать из-за неправильной регулировки автоматики насосной станции, но чаще всего это происходит в следующих случаях:

При настройке работы системы были установлены значения, ниже рекомендуемых минимальных параметров. Проблема решается простой настройкой регулятора давления насосной станции в соответствии с указаниями производителя (прочитайте: "Правильная регулировка реле давления насосной станции – нормы, советы и примеры").
Блокировка трубопровода или рабочего колеса насоса из-за скопившихся загрязнений. Устранить неисправность можно, очистив элементы насосного оборудования.
Проникновение воздуха в трубопровод. После проверки герметичности соединений и элементов трубопровода проблема практически всегда теряет актуальность. В редких случаях может потребоваться серьезное вмешательство.

Иногда можно столкнуться с ситуацией, когда плохая герметичность водопроводных труб становится причиной втягивания воздуха насосом. Аналогичная ситуация возникает при слишком низком уровне воды, что приводит закачиванию воздуха в систему при заборе воды.

Работы по обслуживанию гидроаккумулятора

Перед тем, как начать регулировку насосной станции, необходимо отключить систему от сети и перекрыть подачу воды с помощью запорной арматуры на водопроводной трубе. Затем открывают кран и сливают остатки воды, для чего отсоединяют напорный рукав от мембранного бака. Далее выполняют проверку давления воздуха в накопительном баке. Рекомендуем заранее понять принцип работы гидроаккумулятора, чтобы понять правила его обслуживания.

Для чего нужен гидробак в системе

Мембранный бак представляет собой металлическую емкость, внутри которой располагается резиновая груша для сбора воды. В процессе работы пространство между резиновой грушей и стенками накопительной емкости заполняется воздухом.

В некоторых моделях насосного оборудования гидробак состоит из двух отсеков, разделенных мембраной. Один отсек наполняется водой, в другой отсек накачивают воздух.

Увеличение объема воды в устройстве приводит к повышению давления воздуха, которое выталкивает воду из накопительной емкости. Такая система работы поддерживает постоянный напор воды даже во время остановки работы насоса.

Гидробаку необходим постоянный осмотр и обслуживание, в частности рекомендуется регулярно удалять воздух из груши. Дело в том, что вместе с водой в нее могут попадать мельчайшие воздушные пузырьки, которые постепенно накапливаются внутри груши. В результате полезный объем внутри нее начинает уменьшаться. Удаление воздушных пузырьков осуществляется через специальный клапан, который может располагаться в верхней части большого гидроаккумулятора. Если емкость маленькая, то нужно отключить оборудование от сети электропитания и несколько раз слить воду и залить снова.

Контроль воздушного давления

На одном из этапов производства насосной станции выполняется регулировка всех его составляющих элементов, включая регулировку реле давления воды. Однако после приобретения оборудования в магазине требуется перепроверить давление, так как в промежутке между сходом с производственного конвейера до непосредственной продажи в большинстве случаев отмечается снижение воздушного давления. В процессе эксплуатации контроль показателей давления осуществляется примерно два раза в год. В такой ситуации важно знать, как настроить автоматику на насосной станции.

Измерить давление можно с помощью манометра, при этом рекомендуется пользоваться наиболее точными приборами измерения. Дело в том, что отклонение от заданных параметров даже на 0,5 бар может негативно отразиться на работе оборудования. Самые достоверные результаты можно получить при использовании автомобильного манометра, который имеет шкалу с наименьшей градуировкой и датчика давления на насосной станции.

Давление воздуха в мембранном баке зависит от выставленных с помощью реле значений давления включения и составляет 0,9 от него. Кроме того в баках с разным объемом воздушное давление может составлять 1-2 бар. Регулируется показатель посредством ниппеля, через который накачивают или стравливают воздух.

Меньшее количество воздуха в системе позволяет сильнее наполнить емкость водой, при этом, чем больше воды, тем сильнее напор. Соответственно при заборе воды напор будет постепенно снижаться. Если для потребителя этот фактор не имеет существенного значения, то вполне можно выставить наименьшее значение давления в станции водоснабжения. Однако менее 1 бар воздушное давление быть не должно. В противном случае наполненная водой груша будет постоянно тереться о стенки бака, что может стать причиной повреждения.

Если требуется подача воды под сильным напором, то значение давления при регулировке реле давления воды в системе водоснабжения нужно установить в пределах 1,5 бар. В этом случае обеспечивается более ровный и сильный поток воды. Читайте также: "Датчик давления воды в системе водоснабжения – назначение, выбор, установка, регулировка".

Назначение реле давления

Одним из приборов, которые отвечают за работу системы в автоматическом режиме, является реле давления. С помощью этого регулятора давления воды для насосной станции происходит включение и отключение насосной станции и создается защита системы от избыточного давления.

Принцип работы реле

Главным элементом реле давления можно назвать группу контактов, закрепленную на металлическом основании. Именно эта часть включает и выключает устройство. Рядом с контактами располагается большая и малая пружина, они регулируют давление внутри системы и помогают в решении вопроса, как увеличить давление воды в насосной станции. В нижней части металлического основания закреплена крышка мембраны, под ней можно увидеть непосредственно мембрану и металлический поршень. Закрывает всю конструкцию пластиковый колпак.

Чтобы понять, как правильно настроить насосную станцию, необходимо знать, что реле давления работает по следующей схеме:

При открывании крана вода из накопительного бака поступает в точку разбора. В процессе опустошения емкости давление начинает постепенно снижаться, соответственно, уменьшается степень давления мембраны на поршень. Контакты замыкаются, и насос начинает работать.
Во время работы насоса краны на точках разбора могут быть открытыми, в это время вода поступает потребителю. При закрытии крана начинается наполнение гидробака водой.
Повышение уровня воды в баке приводит к усилению давления в системе, которое начинает давить на мембрану. Она начинает давить на поршень, что способствует размыканию контактов и остановке работы насоса.

Правильно настроенный регулятор давления водяного насоса обеспечивает нормальную частоту включения и выключения насосной станции, нормальный напор воды и срок службы оборудования. Неправильно выставленные параметры становятся причиной непрерывной работы насоса или его полной остановки.

Как правильно регулировать реле и рассчитывать давление

Все устройства выходят с производственной линии с определенными настройками, однако после приобретения нужно выполнить дополнительную проверку. При покупке нужно выяснить у продавца, какие значения производитель рекомендует использовать при регулировке глубинного давления. Другими словами, давление, при котором происходит смыкание и размыкание контактов.

Если станция выйдет из строя из-за неправильной регулировки реле давления насосной станции джамбо, то воспользоваться гарантией от производителя будет невозможно.

При расчете параметров давления для включения и выключения устройства производитель принимает во внимание предполагаемые особенности эксплуатации. При разработке рабочих параметров различных моделей насоса также учитываются условия эксплуатации. Читайте также: "Правильная регулировка реле давления воды для насоса – основные принципы настройки".

При расчете значений давления включения учитываются следующие параметры:

Необходимое давление в самой высокой точке водоразбора.
Разница по высоте между верхней точкой отбора воды и насосом.
Потери давления воды в трубопроводе.

Значение давления включения равно сумме этих показателей.

Расчет давления выключения для решения вопроса, как настроить реле давления, выполняется следующим образом: рассчитывают давление включения добавляют к полученному значению один бар, затем от суммы отнимают полтора бар. Результат не должен превышать значение максимально допустимого давления, которое возникает на выходе трубы из насоса.

Как настроить рекомендуемые параметры

Перед тем как настроить станцию водоснабжения нужно измерить и записать действующие значения, для чего нужно воспользоваться манометром. Включают насос, и фиксируют показатели давления при его включении и выключении. По результатам определяют, увеличивать или уменьшать значения при решении вопроса, как отрегулировать глубинный насос.

Настройка давления насосной станции выполняется следующим образом:

Отключают насос от сети электропитания, сливают воду и с помощью гаечного ключа снимают крышку реле.
Чтобы отрегулировать давление включения, нужно вращать гайку, удерживающую большую пружину. При закручивании ее по часовой стрелке пружина начинает сжиматься и устанавливается необходимое давление включения. Различные модели могут иметь рабочее давление насосной станции в пределах 1,1-2,2 бар.
Вращая по часовой стрелке гайку маленькой пружины, можно повысить разницу между значениями давления включения и выключения. В большинстве случаев этот разрыв приравнивается к значению 1 бар. Это необходимо знать перед тем, как поднять давление в насосной станции. В результате давление выключения фиксируется значением, расположенным в диапазоне 2,2-3,3 бар.

Очень важно понимать, что с помощью регулировки малой пружины нельзя установить порог отключения. Хотя многие домашние мастера настаивают на такой версии. С помощью малой пружины устанавливается разница между значением давления включения и значением давления выключения станции. При полностью ослабленной пружине разница будет нулевой, а значение включения и выключения будут равными. При затягивании пружины дельта между значениями постепенно повышается.

Чтобы проверить, правильно ли выполнена регулировка реле давления воды своими руками, необходимо сделать измерения давления с помощью манометра. Если после проверки рекомендованные значения не получены, то следует продолжить регулировку.

Установка нестандартных параметров

Давление в приборах может иметь значения, отличающиеся от рекомендаций производителя. Такая ситуация возникает при необходимости настройки оборудования под индивидуальные характеристики системы в зависимости от того, какое давление в станции водоснабжения.

Если увеличить разницу значений давления включения и выключения, то реле будет срабатывать намного реже. Это позволяет продлить срок службы насосной станции, но напор воды будет непостоянным.

Если требуется подача воды под сильным напором, то дельту значений давления нужно уменьшить. Это приведет к более частому включению насоса.

При самостоятельном решении вопроса, как отрегулировать насосную станцию, необходимо помнить, что отклонение от рекомендованных производителем значений может негативно отразиться на работе водопроводной системы. Дело в том, что все составляющие насосной станции работают при определенных значениях давления, нарушение которых может стать причиной поломки оборудования. Следовательно, перед тем, как настроить автоматику на насосе своими руками, необходимо получить консультацию у опытного специалиста.

Основы гидравлики, устранение неполадок, фильтры и аккумуляторы

Общие сведения, которые следует помнить

Закон Паскаля. Давление, оказываемое на одну точку или область жидкого тела, немедленно передается на все части тела и действует с одинаковой интенсивностью.
Давление всегда стремится переместить жидкость из точки высокого давления в точку низкого давления.
Давление, действующее на площадь, становится силой. Равные силы, действующие в прямом противодействии друг другу, отменяют или нейтрализуют друг друга.
Для создания потока необходим перепад давления на отверстии. Нет падения давления = нет потока. Насосы не создают давления, только поток. Ограничения потока создают давление. Масло течет по пути наименьшего ограничения.
Гидравлическое масло практически несжимаемо – 0,4% при 1000 psi, 1,1% при 3000 psi по объему.
Масло, необходимое для перемещения цилиндра – площадь поршня x ход поршня.
231 дюйм3 = 1 галлон
2,5 фута масла = 1 psi

Информация по поиску и устранению неисправностей

Причины утечки штока цилиндра:

чистота при установке
насечки и порезы на стержне
неправильная смазка
чрезмерная затяжка уплотнения
перевернутое уплотнение
загрязнение, особенно во время втягивания штока (необходим сильфон в грязной среде)
химическое и тепловое разложение

Влияние высокого содержания воздуха в гидравлическом масле:

губчатая реакция
повышенная тепловая нагрузка (температура воздуха увеличивается при сжатии)
окисление и термическое разложение масла
пониженная вязкость масла
кавитационная коррозия
высокий уровень шума
снижение эффективности

Фильтрация масла

Необходимо фильтровать масло прямо из нового цилиндра для использования с пропорциональными клапанами, так как оно недостаточно чистое.
Используйте фильтры 6-12 микрон на стороне подачи масла к пропорциональным клапанам.
Используйте 25-микронные фильтры на обратном трубопроводе в резервуар.
Фильтры с аварийными сигналами должны подавать сигнал, когда фильтры имеют падение давления 90% от нормального. Если перепад давления слишком велик, масло будет проходить мимо фильтра и загрязнять всю систему.
При вводе в эксплуатацию новых фильтров всегда выпускайте воздух перед повторной установкой крышки.
Использование нескольких фильтров с последовательным уменьшением размера фильтра значительно увеличивает общий срок службы фильтра.

Основные сведения о гидроаккумуляторах

Аккумуляторы в гидравлических контурах используются для нескольких целей — для гашения гидравлических пульсаций, ударов и шума и/или для создания резервуара для забора жидкости, когда движения привода превышают производительность насоса или системы подачи. Типы аккумуляторов включают баллонную, диафрагменную и поршневую конструкцию.

Аккумуляторы часто упускают из виду при обычном обслуживании. Их следует проверять не реже одного раза в год. Чтобы проверить давление заряда аккумулятора, необходимо отключить насос подачи и сбросить давление в системе на аккумуляторе.

В верхней части аккумулятора расположено специальное соединение (аккумуляторы всегда следует устанавливать вертикально, чтобы уменьшить износ камеры).

Давление в аккумуляторе зависит от его функции во время работы. Для снижения вибрации/ударов давление в аккумуляторе должно составлять примерно 60 % от минимального рабочего давления. Для целей резервного потока давление ближе к 90% от минимального рабочего давления. Чем ниже заряд аккумулятора, тем больше в нем будет свободного масла.

Аккумуляторы заправлены азотом. Никогда не используйте воздух или кислород для зарядки любого типа аккумуляторов, так как это может создать взрывоопасную атмосферу под давлением.

Наконец, быстрый способ проверить заряд аккумулятора — отключить насос подачи. Если аккумулятор остается заряженным, медленно откройте сливной клапан и следите за скоростью снижения давления. Когда давление резко падает до нуля, это предварительная зарядка гидроаккумулятора.

Для получения дополнительной информации об улучшении работы ваших гидравлических систем обратитесь к представителю Valmet.

Аккумуляторы | Power & Motion

Скачать эту статью в формате .PDF

Аккумуляторы обычно устанавливаются в гидравлических системах для накопления энергии и сглаживания пульсаций. Как правило, в гидравлической системе с аккумулятором можно использовать насос меньшего размера, поскольку аккумулятор накапливает энергию насоса в периоды низкой нагрузки. Эта энергия доступна для мгновенного использования и высвобождается по запросу со скоростью, во много раз превышающей ту, которую может обеспечить только насос.

Рис. 1. Поперечный разрез типичных аккумуляторов баллонного и поршневого типа. Нажмите на изображение для увеличения.

Аккумуляторы также могут действовать как поглотители перенапряжений или пульсаций, подобно тому, как воздушный купол используется в пульсирующих поршневых или роторных насосах. Аккумуляторы амортизируют гидравлический удар, уменьшая удары, вызванные быстрой работой или внезапным запуском и остановкой силовых цилиндров в гидравлическом контуре.

Существует четыре основных типа аккумуляторов: грузоподъемный поршневой, диафрагменный (или баллонный), пружинный и гидропневматический поршневой. Тип с грузом был использован первым, но он намного больше и тяжелее по своей вместимости, чем современные поршневые и баллонные типы. Как утяжеленные, так и пружинные сегодня встречаются нечасто. Гидропневматические аккумуляторы, рис. 1, наиболее часто используются в промышленности.

Функции

Аккумулятор энергии — Гидропневматические аккумуляторы содержат газ в сочетании с гидравлической жидкостью. Жидкость обладает небольшими динамическими свойствами накопления мощности; типичные гидравлические жидкости могут быть уменьшены в объеме только примерно на 1,7% при давлении 5000 фунтов на квадратный дюйм. (Однако эта относительная несжимаемость делает их идеальными для передачи мощности, обеспечивая быструю реакцию на потребность в мощности.) Поэтому, когда высвобождается только 2% от общего содержащегося объема, давление оставшегося масла в системе падает до нуля.

С другой стороны, газ, являющийся партнером гидравлической жидкости в аккумуляторе, может быть сжат до небольших объемов при высоком давлении. Потенциальная энергия хранится в сжатом газе и высвобождается по требованию. Такую энергию можно сравнить с энергией поднятого копра, готового передать свою огромную энергию свае. В аккумуляторе поршневого типа энергия сжатого газа оказывает давление на поршень, разделяющий газ и гидравлическую жидкость. Поршень, в свою очередь, выталкивает жидкость из цилиндра в систему и туда, где будет выполняться полезная работа.

Поглощение пульсаций - Насосы, конечно же, генерируют необходимую мощность для использования или накопления в гидравлической системе. Многие насосы обеспечивают эту мощность пульсирующим потоком. Поршневой насос, обычно используемый из-за его способности работать с высоким давлением, может создавать пульсации, вредные для системы высокого давления. Аккумулятор, правильно расположенный в системе, существенно смягчит эти колебания давления.

Амортизация ударов — Во многих гидравлических системах ведомый элемент гидравлической системы внезапно останавливается, создавая волну давления, которая проходит обратно через систему. Эта ударная волна может развивать пиковое давление, в несколько раз превышающее нормальное рабочее давление. Это может вызвать неприятный шум или даже отказ системы. Газовая подушка аккумулятора, правильно расположенная в системе, минимизирует этот удар.

Примером такого применения является поглощение ударов, вызванных внезапной остановкой погрузочного ковша гидравлического фронтального погрузчика. Без гидроаккумулятора ковш весом более 2 тонн может полностью оторвать от земли задние колеса погрузчика. Сильный удар по раме и мосту трактора, а также износ оператора можно преодолеть путем добавления в гидравлическую систему соответствующего гидроаккумулятора.

Дополнительный насос - Аккумулятор, способный накапливать энергию, может дополнять гидравлический насос при подаче энергии в систему. Насос запасает потенциальную энергию в аккумуляторе в периоды простоя рабочего цикла. Аккумулятор передает эту резервную мощность обратно в систему, когда цикл требует аварийной или пиковой мощности. Это позволяет системе использовать насос гораздо меньшего размера, что приводит к экономии затрат и энергии.

Поддержание давления - Изменения давления происходят в гидравлической системе, когда жидкость подвергается повышению или понижению температуры. Также может быть падение давления из-за утечки гидравлической жидкости. Аккумулятор компенсирует такие изменения давления, подавая или получая небольшое количество гидравлической жидкости. Если основной источник питания выйдет из строя или будет остановлен, аккумулятор будет действовать как вспомогательный источник питания, поддерживая давление в системе.

Дозирование жидкости - Аккумулятор может использоваться для дозирования небольших объемов жидкостей, таких как консистентные смазки и масла, по команде.

Эксплуатация

При правильном размере и предварительной зарядке аккумуляторы обычно циклически переключаются между стадиями (d) и (f), рис. 2. Поршень не соприкасается с какой-либо крышкой в поршневом аккумуляторе, а камера не соприкасается с тарелкой и не сжимается. так что он становится деструктивно сложенным в верхней части своего тела.

Производители указывают рекомендуемое давление предварительной зарядки для своих аккумуляторов. В приложениях для накопления энергии баллонный аккумулятор обычно предварительно заряжен до 80% минимального давления в гидравлической системе, а поршневой аккумулятор - до 100 фунтов на квадратный дюйм ниже минимального давления в системе. Предварительное давление определяет, сколько жидкости останется в аккумуляторе при минимальном давлении в системе.

Рисунок 2. Шесть стадий работы гидроаккумуляторов: стадия (а), аккумулятор пуст – нет заряда газа; стадия (б) - аккумулятор предварительно заправлен сухим азотом; стадия (c), давление в системе превышает давление предварительного наддува, и гидравлическая жидкость поступает в аккумулятор; этап (d), пики давления в системе, максимальное количество жидкости попало в аккумулятор, и открывается система сброса давления; этап (e), давление в системе падает, давление предварительной заправки вытесняет жидкость из аккумулятора в систему; и стадия (f), давление в системе достигает минимума, необходимого для совершения работы.

Правильная предварительная зарядка подразумевает точное заполнение газовой стороны аккумулятора сухим инертным газом, таким как азот, при отсутствии гидравлической жидкости на жидкостной стороне. Затем зарядка аккумулятора начинается, когда гидравлическая жидкость поступает на сторону жидкости, и происходит только при давлении, превышающем давление предварительной зарядки. Во время зарядки газ сжимается для накопления энергии.

Правильное давление предварительной зарядки является наиболее важным фактором продления срока службы аккумулятора. Тщательность, с которой должна выполняться и поддерживаться предварительная зарядка, является важным фактором при выборе типа аккумулятора для приложения, при прочих равных условиях. Если пользователь небрежно относится к настройкам давления газа и предохранительного клапана или регулирует давление в системе без соответствующей регулировки давления предварительной зарядки, срок службы может сократиться, даже если был выбран правильный тип аккумулятора. Если был выбран неправильный аккумулятор, преждевременный выход из строя почти неизбежен.

Монтажное положение

Оптимальное монтажное положение для любого гидроаккумулятора — вертикальное, гидравлическим портом вниз. Поршневые модели могут быть горизонтальными, если жидкость содержится в чистоте. Когда твердые загрязнения присутствуют или ожидаются в значительном количестве, горизонтальная установка может привести к неравномерному или ускоренному износу уплотнения. Максимальный срок службы может быть достигнут в горизонтальном положении с несколькими поршневыми уплотнениями для балансировки параллельной поверхности поршня.

Рис. 3. Аккумулятор, установленный горизонтально, может привести к неравномерному износу камеры и улавливанию жидкости из гидравлического клапана.

Баллонный аккумулятор также может быть установлен горизонтально, рис. 3, но неравномерный износ баллона, поскольку он трется о корпус во время плавания в жидкости, может сократить срок службы. Степень повреждения зависит от чистоты жидкости, частоты циклов и степени сжатия (определяемой как максимальное давление в системе/минимальное давление в системе). В экстремальных случаях жидкость может задерживаться в стороне от гидравлического конца, что снижает производительность или может удлинить камеру, что приведет к преждевременному закрытию тарелки.

Размеры и мощность

Доступные размеры и емкости также влияют на выбор типа аккумулятора. Поршневые аккумуляторы определенной емкости часто поставляются с различными диаметрами и длинами, таблица 1. Кроме того, конструкции поршней могут быть изготовлены с нестандартной длиной за небольшую надбавку к цене или без нее. Аккумуляторы для баллонов предлагаются только одного размера на емкость, при этом доступно меньшее количество емкостей.

Таблица 1. Относительная производительность, аккумулятор на 10 галлонов
Степень сжатия 1/2	Давление в системе, psi		Рекомендуемая предварительная заправка, фунт/кв. дюйм		Выход, галлон
Степень сжатия 1/2	максимум 1	минимум 2	камера 3	поршень 4	камера 5	поршень 6
1,5 2,0	3 000 3 000	2 000 1 500	1 600 1 200	1 900 1 400	2,53 3,80	3,00 4,41
3,0 6,0	3 000 3 000	1000 500	800 -	900 400	5,06 -	5,70 6,33

Высокая производительность поршневого аккумулятора может сделать его лучшей альтернативой в ограниченном пространстве. В таблице 1 приведены выходные параметры поршневых и баллонных аккумуляторов емкостью 10 галлонов, работающих в изотермическом режиме в качестве вспомогательных источников энергии в диапазоне минимальных давлений в системе. Различия в предварительном давлении в столбцах 3 и 4 (определяемом 80% минимального давления в системе для моделей с баллоном, на 100 фунтов на квадратный дюйм ниже минимального для поршневых моделей) приводят к существенной разнице в выходных данных в столбцах 5 и 6.

Чтобы предотвратить чрезмерную деформацию баллона и повышение температуры баллона, также обратите внимание в таблице 1, что гидроаккумуляторы баллона должны иметь коэффициент сжатия более 3:1.

Составные компоненты

Рис. 4. Поршневые аккумуляторы в сочетании с газовыми баллонами.

Несмотря на то, что конструкции с баллоном не доступны вместимостью более 40 галлонов, поршневые конструкции в настоящее время поставляются вместимостью до 200 галлонов в одном сосуде. Экономичность и доступное место для установки побудили инженеров рассмотреть возможность установки нескольких компонентов. Два из них могут охватывать большинство высокопроизводительных приложений.

Установка на рис. 4 состоит из нескольких газовых баллонов, обслуживающих один поршневой аккумулятор через газовый коллектор. Аккумуляторная часть должна быть такого размера, чтобы поршень не ударял по крышкам во время цикла. Одним из недостатков этой конструкции является то, что выход из строя одного уплотнения может привести к осушению газовой системы. Поскольку газовые баллоны часто дешевле, чем аккумуляторы, одним из преимуществ такой установки может быть более низкая стоимость.

Рис. 5. Несколько аккумуляторов могут быть объединены в коллекторы для обеспечения больших потоков в системе.

Несколько гидроаккумуляторов поршневой или баллонной конструкции могут быть установлены на гидравлическом коллекторе, рис. 5. При использовании поршневых гидроаккумуляторов поршень с наименьшим трением будет двигаться первым и иногда может упираться в гидравлическую крышку. В медленных или редко используемых системах это несущественно.

Установки для газовых баллонов

Рис. 6. Эту работу может выполнять небольшой аккумулятор, если он удаленно подключен к вспомогательному газовому баллону.

Удаленное хранилище газа обеспечивает гибкость в больших и малых системах, рис. 6. Концепция газового баллона обычно описывается простой формулой: размер аккумулятора минус требуемый выход жидкости равняется размеру газового баллона. Например, приложение, требующее аккумулятора на 30 галлонов, может потребовать только от 8 до 10 галлонов выходной жидкости. Таким образом, это приложение может быть удовлетворено аккумулятором на 10 галлонов и газовым баллоном на 20 галлонов.

Аккумулятор, используемый с удаленным хранилищем газа, обычно имеет порт того же размера на газовом конце, что и на гидравлическом конце, чтобы обеспечить беспрепятственный поток газа в газовый баллон и из него. Газовый баллон имеет аналогичный порт на одном конце и клапан для заправки газа на другом. Эти аккумуляторы, состоящие из двух частей, могут быть сконфигурированы или изогнуты под любым углом, чтобы соответствовать доступному пространству.

Концепция газового баллона подходит как для баллонных, так и для поршневых аккумуляторов. Обратите внимание, что для баллонных аккумуляторов требуется специальное устройство, называемое 9.0091 переходный барьер на газовом конце для предотвращения выдавливания баллона в трубопровод газового баллона.

Опять же, размер поршневого аккумулятора должен быть таким, чтобы поршень не опустился на дно в конце цикла. Конструкции баллонов должны иметь такие размеры, чтобы предотвратить наполнение более чем на 85% или опорожнение более чем на 85%. Скорость потока между барьером переноса мочевого пузыря и его газовым баллоном будет ограничена горловиной трубки барьера переноса. Из-за этих недостатков бутылочные/баллонные аккумуляторы следует зарезервировать для специальных применений.

Скорость потока и время отклика

В таблице 2 приведены максимальные скорости потока для репрезентативных размеров и типов аккумуляторов. Более крупные стандартные конструкции мочевого пузыря ограничены 220 галлонами в минуту, хотя скорость может быть увеличена до 600 галлонов в минуту с использованием дорогостоящего порта с высокой пропускной способностью. Тарелка контролирует скорость потока; чрезмерный поток приводит к преждевременному закрытию тарелки. Несколько аккумуляторов, установленных на общем коллекторе, необходимы для достижения расхода более 600 галлонов в минуту.

Piston bore, in.	Bladder capacity	Gpm at 3,000 psi
Таблица 2. Максимальные рекомендуемые скорости потока аккумулятора
		Piston	Bladder
		Piston	Standard	High-flow
2 4 6	1 кварта 1 галлон 2½ галлона	100 400 800	60 150 220	- - 600
7 9 12	больше 2½ галлона	1 200 2 000 3 400	220 220 220	600 600 600

Допустимые значения расхода для поршневых аккумуляторов обычно превышают значения для баллонных аккумуляторов. Поток ограничивается скоростью поршня, которая не должна превышать 10 футов/сек во избежание повреждения уплотнения поршня. В условиях высоких скоростей высокие температуры контакта с уплотнением и быстрая декомпрессия азота, проникшего в материал уплотнения, могут вызвать вздутие, трещины и ямки в резине.

Баллонные аккумуляторы быстрее реагируют на изменения давления в системе, чем поршневые, по двум причинам:

1. Резиновые баллоны не должны преодолевать статическое трение, которое должно преодолевать уплотнение поршня, и 2. Масса поршня преодолевает его. не надо разгонять и тормозить.
Однако на практике разница в отклике может быть не столь велика, как принято считать, и, вероятно, незначительна в большинстве приложений.

Амортизация

Рис. 7. Тестовая схема для создания и измерения ударных волн в системе.

Испытания, проведенные в Университете Висконсина в Мэдисоне, показывают, что для контроля шока не обязательно требуется аккумулятор мочевого пузыря. При номинальном расходе системы 30 галлонов в минуту в испытательном контуре (рис. 7) направленный регулирующий клапан с внутренним управлением, расположенный на расстоянии 118 футов от насоса, закрывается, создавая удар. При движении ударной волны от клапана обратно по гидравлическим линиям, поворотам и различным ограничениям некоторая часть ее энергии расходуется на ускорение массы жидкости в линиях.

Рис. 8. График показывает результаты испытаний ударной волной.

С 1¼ дюйма. трубки, настройка предохранительного клапана на 2750 фунтов на квадратный дюйм и отсутствие аккумулятора в контуре, осциллограмма A , рис. 8, показывает скачок давления на 385 фунтов на квадратный дюйм выше настройки предохранительного клапана. Добавление поршневого аккумулятора емкостью 1 галлон к клапану снижает переходный процесс до 100 фунтов на квадратный дюйм по сравнению с настройкой предохранительного клапана, кривая B . Замена баллонного аккумулятора емкостью 1 галлон снижает переходный процесс до 78 фунтов на квадратный дюйм по сравнению с настройкой предохранительного клапана, кривая 9. 0091 C , всего на 22 фунта на кв. дюйм лучше, чем защита поршневого типа.

Рис. 9. Результаты второго испытания с использованием трубок меньшего диаметра.

Второй аналогичный тест с 5/8-дюйм. трубки и настройка предохранительного клапана на 2650 фунтов на квадратный дюйм приводит к скачку давления на 2011 фунтов на квадратный дюйм по сравнению с настройкой предохранительного клапана без аккумулятора, кривая A , рис. 9. Поршневой аккумулятор демпфирует переходный процесс до 107 фунтов на квадратный дюйм по сравнению с настройкой предохранительного клапана, кривая B , в то время как баллонный аккумулятор демпфирует переходный процесс до 87 фунтов на квадратный дюйм по сравнению с настройкой предохранительного клапана, кривая С . Разница между типами аккумуляторов в гашении удара снова была незначительной.

Сервооборудование

Еще одно распространенное заблуждение гласит, что для всех сервоприложений требуется баллонный аккумулятор. Опыт показывает, что лишь небольшому проценту сервоприводов требуется время отклика 25 мс или меньше, т. е. область, в которой разница в отклике между поршневыми и баллонными аккумуляторами становится существенной. Баллонные аккумуляторы следует использовать для приложений, требующих ответа менее 25 мс, и любой тип, когда отклик 25 мс или более является адекватным.

Настройка и техническое обслуживание: предварительная зарядка

На только что отремонтированных баллонных аккумуляторах перед предварительной зарядкой внутренний диаметр корпуса следует смазать системной жидкостью. Эта жидкость действует как подушка, смазывает и защищает мочевой пузырь, когда он раскручивается и разворачивается. Когда начинается предварительная зарядка, начальное давление азота 50 фунтов на квадратный дюйм следует вводить медленно.

Рис. 10. Звездообразный разрыв на конце камеры (а) может указывать на потерю эластичности материала камеры из-за охрупчивания от холодного газообразного азота во время предварительной зарядки. Если мочевой пузырь вдавлен под тарелку (b), мочевой пузырь может выдержать С-образный разрез от тарелки.

Несоблюдение этих мер предосторожности может привести к немедленному отказу мочевого пузыря. Азот под высоким давлением, быстро расширяющийся и, следовательно, холодный, мог направиться по всей длине складчатого пузыря и сконцентрироваться на дне. Охлажденная хрупкая резина, быстро расширяющаяся, может разорваться в виде звезды, рис. 10(а). Баллон также мог оказаться под тарельчатым клапаном, в результате чего на дне баллона образовался С-образный разрез, рис. 10(b).

Жидкостная сторона поршневых аккумуляторов должна быть пустой во время предварительной зарядки, чтобы объем газовой стороны был максимальным. Незначительные повреждения, если таковые имеются, могут иметь место во время предварительной зарядки.

Слишком высокое давление предварительной зарядки или снижение минимального давления в системе без соответствующего снижения давления предварительной зарядки может привести к проблемам в работе или повреждению аккумуляторов. При чрезмерном предварительном давлении поршневой аккумулятор будет циклически переключаться между стадиями (e) и (b), рис. 2, и поршень окажется слишком близко к гидравлической торцевой крышке. Поршень может опуститься при минимальном давлении в системе, что приведет к снижению производительности и, в конечном итоге, к повреждению поршня и его уплотнения. Часто можно услышать опускание поршня; звук служит предупреждением о надвигающихся проблемах.

Слишком высокий предварительный заряд в баллонном аккумуляторе может привести баллон в сборку тарелки при переключении между стадиями (e) и (b), рис. 2. Это может привести к усталостному разрушению узла пружины и тарелки или защемлению и разрежьте мочевой пузырь, если мешок застрянет под тарелкой, когда ее принудительно закроют. Слишком высокое давление предварительной зарядки является наиболее распространенной причиной отказа мочевого пузыря.

Слишком низкое давление предварительной зарядки или повышение давления в системе без компенсирующего увеличения давления предварительной зарядки также может вызвать проблемы в работе с возможным повреждением аккумулятора.