Как правильно рассчитать объем гидроаккумулятора?
Рассмотрим несколько простых методов определения оптимального объема гидравлического аккумулятора для заданной гидравлической схемы и профиля движения исполнительного механизма.
Несколько различных технологий могут использоваться для хранения и передачи энергии с помощью гидроаккумуляторов, обычно используется гидропневматика. Гидравлические аккумуляторы бывают баллонного, мембранного или поршневого типа, в зависимости от конструктивных особенностей. Аккумуляторы используют свою энергию для поддержания давления в системе относительно постоянным или для того, чтобы подвергнуть масло воздействию давления для исполнительных механизмов с рабочим циклом малой мощности. Известно, что гидропневмоаккумуляторы должны быть предварительно заряжены до, примерно, 80-90% давления системы, чаще всего азотом. Этим обеспечивается то, что аккумулятор содержит в основном азот и количество масла, достаточное, чтобы аккумулятор не был совершенно пустым.
Если вычисление давления предварительной зарядки аккумулятора является сложной задачей, то уж определение размера аккумулятора должно быть настоящим вызовом.
Для вычисления правильного размера аккумулятора, инженер должен знать, насколько изменяется объём масла или газа во время его работы. Масло одновременно отводится через клапаны управления и поступает от насоса.
К сожалению, насосы с компенсацией давления недостаточно быстро отвечают на изменения давления, таким образом масло выходит из аккумулятора с началом каждого движения. При выводе масла из аккумулятора, объём масла уменьшается, а объём газа увеличивается, уменьшая тем самым давление до момента ответа насоса на дефицит давления.
Определение расхода насоса может быть сделано вычислением полного расхода, требуемого на цикл, поделённого затем на время. Но это предполагает, что насос обеспечивает постоянный расход при неизменяемых профилях движений. Это возможно при применении насоса постоянного расхода со скоростью, управляемой контроллером движения; контроллер может определять средний расход на цикл.
Расход насоса с компенсацией давления меняется в зависимости от давления и не обеспечивает полную величину расхода до тех пор, пока давление не упало достаточно для полного поворота наклонной распределительной плиты насоса.
Проблемы появляются, когда давление должно упасть более, чем на 10% прежде, чем насос сможет выдать средний расход на цикл. Таким образом, лучше применять насосы с компенсацией давления с узким диапазоном чувствительности по давлению. Обычно, диапазоны давления не могут быть изменены потому, что они определены коэффициентом жёсткости пружины в компенсаторе давления. Т.е., такое изменение может быть выполнено только на производственной линии.
Требуемая величина расхода вычисляется умножением скорости выдвижения на площадь номинального размера цилиндра; когда цилиндр втягивается, требуемый расход является результатом умножения скорости втягивания на рабочую площадь поршня со стороны штока.
Полное количество используемого масла легко вычислить – сложным является определение профиля движения как функции времени.
Вычисления могут быть выполнены с использованием контрольных динамических таблиц, но они достаточно неудобны потому, что при изменении профиля движения, большое количество строк и формул в каждой строке увеличивает возможность ошибки.
Контроллер движения, однако, превосходно создаёт профили движения. Инженеры могут затем умножить на точные площади и добавить изменения к расходу масла и вычислить изменение расхода за цикл. Контроллер движения также может смоделировать расход насоса и построить диаграммы всех данных.
Наиболее важно, что инженерам надо знать сколько масла было добавлено, сколько выведено и нарастающий итог. После этого они могут определить максимальные и минимальные объёмы масла и разницу между ними. Этот объём умножается на 12,8, чтобы получить минимальный объём аккумулятора; для страховки надо немного добавить, т.е. умножая разницу объёмов масла на 13,8 – 15 получите размер аккумулятора, который всегда будет иметь немного масла в нём.
Программы моделирования могут упростить определение размера аккумулятора, но они требуют время для составления и дороги в случае покупки.
Ниже представлены диаграммы из программы моделирования:
(Требуемая скорость в отношении ко времени)
(требуемая скорость, мм/сек) (время, сек)
Эта диаграмма – профиль движения со скоростью 300мм в секунду и затем увеличивается на 0,1 секунду до начала обратного движения.
(Требуемая скорость в отношении ко времени)
(расход, л/мин) (время, сек.)
Следующая диаграмма показывает расход масла как функцию времени. Заметьте, расход больше при выдвижении из-за большей площади головки цилиндра по сравнению со штоковой стороной поршня.
(Давление аккумулятора)
(Давление, Мпа) (время, сек)
Четвёртая диаграмма показывает изменение давления во времени. Давление системы 10 Мпа (100бар). Падение давления ограничено 10%.
(Объём масла в аккумуляторе)
(объём масла,, л.) (время, сек)
Последняя диаграмма показывает объём масла в аккумуляторе с известным размером. Изменения идентичны третьей диаграмме, но известны действительные объёмы вместо просто изменений. Вычисляемый аккумулятор должен был быть объёмом в 3,74л., но сомнительно, что может быть найден точный размер, поэтому будет применён пятилитровый аккумулятор.
В результате этого, падение давления будет немного меньше 10% и в аккумуляторе будет немного больше масла в нижних точках цикла. Так же, минимальный расход насоса требуется только в 25,50 литров в минуту, хотя пиковое значение 53 литра в минуту. Такой аккумулятор может сэкономить финансы, уменьшая потребность в большем насосе.
Для определения величины аккумулятора для гидравлической системы управления целесообразнее применение контроллера движения для вычисления объёма. В заключение отмети, что какой бы метод не использовался для определения аккумулятора, велики шансы, что точного объёма нет в наличествующем ряду. Поэтому должен быть взят следующий, больший размер.
Расчёт и Подбор — Гидроаккумулятора
Расчёт гидроаккумулятора
В системах водоснабжения, с помощью гидроаккумулятора решают массу задач, и расчёт для каждого из случаев выполняется по различным методикам. Выше приведенный алгоритм расчёта гидроаккумулятора позволяет подобрать баки для решения двух наиболее популярных задач и определяет начальное давление газового пространства, давление включения и отключения насоса.
Первый вариант расчёта гидроаккумулятора – с приоритетом частоты включения насоса. В системах с бустерными станциями, скважинными и повысительными насосами, бак гидроаккумулятор необходим для снижения частоты включения насоса.
Вода – жидкость несжимаемая, поэтому даже кратковременное открытие одного водоразборного крана в многоквартирном доме, может стать причиной включения насоса. Частое включение насоса приводит к быстрому его износу и выходу из строя.
Частота включения связана с электрической мощностью насоса, так, например, насосы мощностью более 8 кВт рекомендуется включать не более 10 раз в час, насосы мощность которых менее 5 кВт – не более 20 раз в час, а насосы мощность которых попадает в диапазон от 5 до 10 кВт не более 15 раз в час. Эта зависимость и лежит в основе вышеприведенного алгоритма расчёта.
Кроме мощности насоса, на допустимую частоту включения влияет ещё множество факторов, так например, чем больше масса подвижных частей, тем ниже допустимая частота включения.
Поэтому обращайте внимание на соответствие значений частоты включения полученной в результате подбора гидроаккумулятора и оптимальной частоты для выбранного ранее насоса, а при необходимости повторите расчёт бака.
Второй вариант расчёта гидроаккумулятора – с приоритетом запасённого объёма воды. Рекомендуется для систем, в которых не допускается прекращение подачи воды, но случаются перерывы в подаче электроэнергии или воды из систем централизованного водоснабжения.
Подбор гидроаккумулятора
Объём выбранного бака гидроаккумулятора должен быть больше или равен, объёму полученному в результате расчёта. Негативных последствий от завышения объёма гидроаккумулятора, сверх расчётного значения — нет, независимо от того на сколько он превышен.
Подбирая гидроаккумулятор, следует учесть его температурные и прочностные характеристики. Максимальное давление бака должно быть больше или равно максимальному давлению в месте его подключения.
Если установка гидроаккумуляторов предусматривается в помещении, то следует учесть что баки с диаметром более 750 мм и высотой более 1,5м могут не пройти в дверной проём, а для их перемещения потребуются средства механизации.
В таком случае лучше отдать предпочтение не одному, а нескольким бакам гидроаккумуляторам меньшей ёмкости.
При выборе гидроаккумулятора, следует помнить, что объём воды запасённой в нём, составляет в среднем 40-50% от объёма бака.
Настройка давления в гидроаккумуляторе
Перед подключением в систему водоснабжения необходимо установить давление газового пространства в баке гидроаккумуляторе Pг в соответствии со значением, приведенным в результатах расчёта. Для этого может потребоваться сбросить или накачать бак с помощью компрессора, в зависимости от предустановленного в заводских условиях давления газового пространства. После создания начального давления газового пространства следует подключить бак к системе водоснабжения.
Автоматику управления насосом следует настроить таким образом, чтобы давление включения и давление отключения насоса соответствовали расчётным значениям.
Максимальное давление воды Pmax принимается не более 4,5 бар, в отдельных случаях 6 бар.
В качестве минимального Pmin, принимается такое давление, при котором избыточное давление у верхнего водоразборного крана составляет минимально допустимую величину, обычно это (0,2-1,0 бар).
Размеры накопителя рисунков — управление скважиной
Последнее обновление: понедельник, 24 апреля 2023 г. |
Контроль скважины
Расчет размера аккумулятора
Объем аккумуляторной системы, рассчитанный с использованием «закона Бойля»:
P1V1 = p2v2
где
P1 = Максимальное давление аккумулятора при полной зарядке P2 = Минимальное оставшееся давление в аккумуляторе после использования. (рекомендуемый минимум 1200 фунтов на кв. дюйм)
V = Общий объем аккумулятора (жидкости и азота)
VI = Объем газообразного азота в аккумуляторе при максимальном давлении P1. V2 = объем газообразного азота в аккумуляторе при минимальном давлении P2. V2 = V, плюс максимальное давление полезной жидкости к минимальному давлению.
V2-V1 = Общее количество используемой жидкости с обычно включенным коэффициентом запаса 50%. Система на 3000 фунтов на квадратный дюйм предварительно заряжена до 1000 фунтов на квадратный дюйм; V = 3V1
РАЗДЕЛ 8: СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ ПОВЕРХНОСТНЫМИ ПВО
Наземные аккумуляторы (см. рис. 8.0.6)
В целях простоты влияние температуры и сжимаемости газообразного азота будет игнорироваться, и для определения объема азота, присутствующего в баллоне аккумулятора, когда он полностью заряжен, и когда рабочая гидравлическая жидкость была удалена для работы функций противовыбросового превентора, будет применяться газовый закон Бойля. .
В 11-галлонном баллоне-аккумуляторе объем азота, который он содержит до закачки какой-либо жидкости, будет 10 галлонов (резиновая камера занимает объем 1 галлон).
В соответствии с газовым законом Бойля:
P1 x V1 = P2 x V2, а также P1 x V1 = P3 x V3, где:-
P1 = предварительное давление азота 1000 psi
P2 = минимальное рабочее давление 1200 psi
P3 = максимальное рабочее давление 3000 фунтов/кв.
максимальное рабочее давление, P3 (в галлонах)
поэтому:-
1000 psi x 10 галлонов = 3000 psi x V3 дает
V2 = 1000 psi x 10 галлонов = 8,33 галлона 2 1200 psi и
V3 = 1000 psi x 10 галлонов = 3,33 галлона 3000 psi
Полезный объем гидравлической жидкости, выталкиваемой из баллона при расширении азота с V3 (3,33 галлона) при 3000 фунтов на квадратный дюйм до V2 (8,33 галлона) при 1200 фунтов на квадратный дюйм, будет равен: Аккумуляторы
Предварительное давление азота в баллонах подводных аккумуляторов должно быть увеличено для учета гидростатического давления гидравлической жидкости в шланге подачи рабочей жидкости при расчете количества полезного объема жидкости. В качестве дополнительного фактора безопасности для этой цели используется градиент морской воды, т.е. 0,445 фунтов на квадратный дюйм/фут.
При работе на глубине 1500 футов гидростатическое давление будет составлять:-
1500 футов x 0,445 фунт/кв. дюйм/фут = 667,5 или 668 фунт/кв.
дюйм (округлено). Таким образом, предварительная заправка азотом должна быть увеличена на 668 фунтов на квадратный дюйм.
P1 = предварительное давление азота 1668 psi (1000 psi + 668 psi)
P2 = минимальное рабочее давление 1868 psi (1200 psi + 668 psi)
P3 = максимальное рабочее давление 3668 psi (3000 psi + 668 пси )
V = внутренний объем баллона при предварительном давлении (11 галлонов — 1 галлон)
V2 = внутренний объем баллона при минимальном рабочем давлении, P2 (в галлонах)
V3 = внутренний объем баллона при максимальном рабочем давлении, P3 (в галлонах)
Следовательно: —
1668 фунтов на квадратный дюйм x 10 галлонов = 1868 фунтов на квадратный дюйм x V2 и 1668 фунтов на кв. дюйм x 10 галлонов = 3668 фунтов на кв. дюйм x V3, что дает:
V2 = 1668 фунтов на кв. дюйм x 10 галлонов = 8,93 галлона и V3 = 1668 фунтов на кв. дюйм x 10 галлонов = 4,55 галлона 1868 фунтов на кв. дюйм 3668 фунтов на кв. Полезный объем гидравлической жидкости на подводную бутылку на глубине 1500 футов будет разница между этими двумя объемами.
V2 — V3 = 8,93 галлона — 4,55 галлона = 4,38 галлона.
Применение приведенного выше расчета теперь позволяет определить общее количество баллонов-аккумуляторов, требуемых как на поверхности, так и под водой, учитывая следующие объемы гидравлической жидкости при открытии и закрытии для типичного 18,75-дюймового подводного блока противовыбросового превентора
Кольцевой превентор 44 галлонов, чтобы закрыть 44 галлона, чтобы открыть Превентор поршня 17,1 галлона, чтобы закрыть 15,6 галлона, чтобы открыть Клапаны Failsafe 0,6 галлона, чтобы закрыть 0,6 галлона, чтобы открыть
РАЗДЕЛ 8: СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ ПОВЕРХНОСТНЫМИ ПВО
Если предположить, что политика компании заключается в том, чтобы иметь достаточную емкость подводного аккумулятора для закрытия:
1 кольцевой 1 превентор тарана 4 предохранительных клапана, тогда требуемый полезный объем будет 44 галлона + 17,1 галлона + (4 x 0,6 галлона) = 63,5 галлона, а так как каждая бутылка может доставить 4,38 галлона, то:
-63,5 галлона I = 14,49 или 15 бутылок потребуется под водой.
4,38 галлона/бутыл
Если блок превентора состоит из:
2 кольцевых превенторов 4 превенторов 8 отказоустойчивых клапанов, то общий объем гидравлической жидкости, необходимый для открытия и закрытия всех функций превентора вместе, будет:
2 кольцевых превентора 4 поршневых превентора 8 предохранительных клапанов
ЗАКРЫТЬ 2 x 44 галлона = 88 галлонов 4 x 17,1 галлона = 68,4 галлона 8 x 0,6 галлона = 4,8 галлона
ОТКРЫТЬ 2 x 44 галлона = 88 Гал 4 х 15,6 галлона = 62,4 галлона 8 x 0,6 галлона = 4,8 галлона
ВСЕГО 161,2 галлона 155,2 галлона
Включение коэффициента запаса 1,5 дает общее количество
Поскольку 63,5 галлона доступно под водой, поверхностные аккумуляторы придется поставить (474,6 галлон — 63,5 галлона) = 411,1 галлона. Как подсчитано выше, полезная жидкость из каждой емкости поверхностного аккумулятора составляет 5 галлонов, следовательно: 9
Продолжить чтение здесь: Клапан Pod Select
Была ли эта статья полезной?
Гидравлический баллонный аккумулятор Parker, объем 9,45, 18,9, 37,8, 41,6 и 56,7 литров.
GS Global Resources предлагает баллонные аккумуляторы, гидроаккумуляторы с барьером переноса, которые обеспечивают разделение жидкости, когда две разные среды должны передавать давление друг другу без смешивания. Также используется в качестве аккумулятора последовательно с газовыми баллонами, где существуют ограничения по размеру. Размеры варьируются от 2-1/2 до 15 галлонов.
Этот аккумулятор имеет проверенную конструкцию, которая используется как на рынке промышленной, так и мобильной гидравлики, предоставляя решения по управлению энергией для многих применений гидравлических систем. Предлагая стандартный, сертифицированный во всем мире гидроаккумулятор, компания Parker предлагает единый дизайн корпуса, сертифицированный для большинства рынков, регионов и областей применения.
Особенности/преимущества:
- Емкость 2-1/2 галлона (9,45 л), 5 галлонов (18,927 л), 10 галлонов (37,85 л), 11 галлонов (41,64 л) и 15 галлонов (56,78 л)
- 3 000 фунтов на кв.
дюйм (206,842 бар) – 10 000 фунтов на кв. дюйм (689,476 бар) - Глобальные сертификаты (например, ABS, ASME, AS1210, CRN, DNV, DOSH, NR-13, PED (CE), SELO, приложение ASME 22)
- Соединения для мочевого пузыря (нитрил, гидрин, фторуглерод, бутил, EPR и т. д.)
- Порты для жидкости (SAE, NPT, код 61 и 62, BSPP, High Flow и т. д.)
- Дополнительные плавкие предохранители
- Монтажные аксессуары
дюйм (206,842 бар) – 10 000 фунтов на кв. дюйм (689,476 бар)Узнайте здесь о беспроводных датчиках Bluetooth для измерения предварительной зарядки гидроаккумуляторов.
- Технические характеристики
- + развернуть все
- — свернуть все
Эксплуатационные характеристики
Максимальное рабочее давление (бар) 3000 фунтов на кв. дюйм (207 бар) 5000 фунтов на кв. дюйм (345 бар) * Доступно с давлением 4000 фунтов на кв. дюйм (275 бар) * Доступно 6600 фунтов на кв. дюйм (445 бар)— — Объем 2,5, 5, 10, 11, 15 (галлонов) 9,45, 18,9, 37,8, 41,6, 56,7 (литров) Соответствует сертификатам ASME, ASME Приложение 22 — Сертификаты АДРЕН, ДОСХ, РЕЗКА, АБС. ДНВ. СЕЛО. NR-13, реестр Ллойда — Материал корпуса Хромомолибденовая легированная сталь — Ремонтопригодный Ремонтируемое дно — Диаметр (дюйм) 9,06″, 9,63″ — Общая длина 21,37 дюйма, 23,18 дюйма, 33,61 дюйма, 35,18 дюйма, 54,74 дюйма, 56,18 дюйма, 59,86 дюйма, 77,61 дюйма 542,67 мм. 588,77 мм, 853,69 мм, 1390,4 мм, 1426,9 мм, 1520,4 мм, 1971,3 мм Опции
Корпуса из нержавеющей стали — Специальные полимеры для баллонов — Стабилизатор всасывания — Демпфер пульсации — Служба водоснабжения — Химическая служба — Высокий расход — Особенности и преимущества
Емкость 2-1/2 галлона, 5 галлонов, 10 галлонов, 11 галлонов и 15 галлонов — 3 000 фунтов на кв. дюйм (3 KPSI) — 10 000 фунтов на кв. дюйм (10 KPSI)— Глобальные сертификаты (ABS, ASME, AS1210, CRN, DNV, DOSH, NR-13, PED(CE), SELO, приложение ASME 22) — Компаунды для баллонов (нитрил, гидрин, фторуглерод, бутил, EPR) — Порты для жидкости (SAE, NPT, код 61 и 62, BSPP, высокий расход) — Монтажные аксессуары — Рынки
Промышленный — Морской и морской — Нефть и газ — Мобильный — Приложения
Аккумулятор энергии — Компенсация давления — - Рыночные приложения
- Ресурсы
- Запрашивать информацию
Дайте нам знать, как мы можем помочь.
дюйм (445 бар)
дюйм (3 KPSI) — 10 000 фунтов на кв. дюйм (10 KPSI)