Закачка воздуха в гидроаккумулятор: Как правильно закачать воздух в гидроаккумулятор [расширительный бак] насосной станции в своём доме.

Публикации — КАК ПРАВИЛЬНО ЗАРЯЖАТЬ ГИДРОАККУМУЛЯТОР

Янв

18

by Eduardo del RussoPosted in Полезно

• ВОПРОС: “Любой гидроаккумулятор перед началом эксплуатации должен быть заряжен. Чем его нужно заряжать (заправлять) ?“

• ОТВЕТ: Гидроаккумулятор, который используется в масляной гидравлике, должен быть заряжен АЗОТОМ. Азот – это инертный газ, который не вступает в реакцию с другими химическими веществами, в частности с гидравлическим маслом. Воздух и кислород ни в коем случае нельзя использовать, так как они поддерживают химические реакции и горение. А их использование для зарядки гидроаккумулятора может привезти к взрыву. Это очень важно, так как многие люди путают гидроаккумуляторы со скважинным аккумулятором или так называемым “расширительным баком”, который широко используется в загородных домах в системах водоснабжения и отопления. Такие аккумуляторы (расширительные баки) действительно предварительно заряжены сжатым воздухом. Но в таких аккумуляторах рабочей средой является вода, а не гидравлическое масло. Чтобы избежать возможных трагедий, рекомендуется допускать к эксплуатации гидроаккумуляторов только специально обученных людей и наклеить на корпус гидроаккумулятора этикетку с предупреждающей надписью, например вот такую…

• ВОПРОС: “Каким давлением необходимо заряжать гидроаккумулятор?”.

• ОТВЕТ: На это есть четкие рекомендации, в зависимости от условий применения. Вот они …

где: Р0 – давление зарядки гидроаккумулятора азотом при максимальной рабочей температуре

Р1 – минимальное рабочее давление гидравлического контура

Обращаем внимание, что величина давления зарядки Р0 должна обязательно учитывать рабочую температуру, так как температура очень сильно влияет на величину давления. Например, это видно в представленной ниже таблице…

• ВОПРОС: “Когда должна производиться зарядка гидроаккумулятора?”

• ОТВЕТ: Зарядка гидроаккумулятора азотом, согласно инструкции по эксплуатации, производится исключительно после установки (монтажа) гидроаккумулятора на станок или иное оборудование, где он будет эксплуатироваться.

• ВОПРОС: “Следующий важный момент – это какой инструмент необходимо использовать ?”

• ОТВЕТ: Для зарядки аккумуляторов применяются специально выпускаемые комплекты зарядных устройств, которые включают в свой состав всё необходимое. Например, мы можем рекомендовать Вам универсальное зарядное устройство VLGKTAZ, которое можно использовать как для баллонных, так и для мембранных гидроаккумуляторов.

• ВОПРОС: “Где можно прочитать порядок заправки гидроаккумулятора?”

• ОТВЕТ: Все вопросы по эксплуатации, в том числе и порядок заправки гидроаккумулятора, подробно описаны в Руководстве по эксплуатации.

---

Если у Вас ЕСТЬ ВОПРОСЫ? НАПИШИТЕ НАМ:

---

Все указанные в статье материалы вы можете купить, в частности:

Баллонный гидроаккумуляторМембранный гидроаккумуляторЗарядное устройство

Гидроаккумулятор для водоснабжения – конструкция, принцип работы, закачка воздухом

Давление в централизованных системах водоснабжения поддерживается центральным узлом, например, водонапорной башней. В результате, как только мы открываем кран, вода идет из него под напором. Но в автономных системах водоснабжения частных домов, для реализации принципа «открыл кран – пошла вода» рациональней всего применить гидроаккумулятор.

Варианты, когда при открытии крана всякий раз включается насос, или, когда накопительный бак открытого типа устанавливается высоко (мини-водонапорная башня) являются малоприемлемыми, и далее рассмотрим почему.

Что делает гидроаккумулятор

Гидроаккумулятор хранит запас воды под давлением, постоянно поддерживает заданное давление (обычно в пределах 0,7 – 3,0 атм) в водопроводной сети, обеспечивает подачу воды из крана под напором, как только открыли кран.

По мере расходования воды, давление в гидроаккумуляторе уменьшается до порогового значения, при котором включается насос и наполняет аккумулятор до максимального давления (значение выключения насоса).

• Измерение давления и включение насоса осуществляет реле давления, которое всегда работает в паре с гидроаккумулятором и подключается к гидравлической сети на том же тройнике, что и гидроаккумулятор.

Обычно количество воды, которое способен отдать гидроаккумулятор не велико и составляет 5 – 30 литров, в зависимости от объема прибора. Поэтому, без включения насоса, запас воды в сети небольшой, а для домов, где часто отключается электроэнергия, выбирают наиболее объемные приборы.

Как устроен гидроаккумулятор

Гидроаккумулятор представляет из себя емкость из нержавеющей стали, в которой находится груша из пищевой резины (допущенная к контакту с пищевыми продуктами).

В эту грушу через штуцер поступает вода под давлением из системы при включении насоса и сжимает воздух во втором отделении емкости. Затем, при открытии крана вода выталкивается обратно в систему под воздействием сжатого воздуха.

Гидроаккумулятор снабжен ниппелем для предварительной закачки воздуха с помощью обычного насоса (автомобильного, компрессора…). Предварительное давление обычно создается на 0,2 атм меньше, чем нижняя настройка реле давления, на включение насоса.

Какой гидроаккумулятор выбрать

В продаже можно найти гидроаккумуляторы для систем водоснабжения, и схожие с ними приборы, которые называются расширительными баками для отопления.

• Для водоснабжения приборы обычно окрашиваются в синий цвет, а для отопления в красный и снабжаются технической (не пищевой) термоустойчивой резиной.

Но правило с раскраской не обязательно выполняется. Поэтому желательно ознакомиться с сопроводительной документацией и точно установить, что приобретается именно гидроаккумулятор, допущенный к контакту с пищевой водой.

• Накопительный бак открытого типа не будет гарантировать питьевого качества воды, а также не создаст необходимого давления, даже если будет поднят на чердак в обычном доме. Насосная установка без гидроаккумулятора будет включаться слишком часто, с большим износом, давление в системе будет крайне нестабильно, с гидроударами.

Размер, емкость гидроаккумулятора

Цена на гидроаккумулятор прямо пропорциональна его размеру (емкости). Но экономить слишком не рекомендуется. Маленький гидроаккумулятор заставит включаться насос в несколько раз чаще, давление в сети с ним будет не стабильным, а в случае отсутствия энергии на насосе – запас воды будет минимальным.

Существуют общие рекомендации, — для трех одновременно работающих потребителей (типичные условия жилого дома) нужно устанавливать гидроаккумулятор с общей емкостью не менее 25 литров.

• Обычный выбор находится в пределах 20 – 45 литров. Там, где заботятся о запасе питьевой воды, а также о моторесурсе насоса,– 40 – 100 литров.

Но нужно помнить, что реальный запас воды будет меньше и половины заявленного общего объема прибора. Зависит также от объема сжимаемого воздуха, его предварительного давления и давлений включения и выключения насоса.

Закачка воздуха в гидроаккумулятор – под каким давлением должен работать

Давление в системе определяется установками в реле – при каком давлении будет включаться и выключаться насос. Типичные настройки – 1,3 атм включения и 2,8 атм выключения. Чем шире между ними предел, тем больше воды будет вмешать гидроаккумулятор, но в тоже время увеличивается и износ резины, которая является дорогим заменяемым элементом прибора.

Чтобы гидроаккумулятор нормально работал. в нем должно предварительно создаваться повышенное давление воздуха, который будет сжиматься водой, а после выключения насоса выталкивать воду обратно в систему при открытии крана.

Накачка воздуха в гидроаккумулятор ведется при нулевом давлении в системе (отключен насос, открыты краны). Воздух накачивается до значения на 10 – 20 % меньше, чем давление включения насоса (в среднем на 0,2 бар меньше). Например, при настройке нижнего значения на 1,3 атм, предварительная закачка воздуха делается на 1,0 – 1,1 атм.

После закачки воздуха, краны закрываются и включается насос – гидроаккумулятор наполняется водой до достижения давления 2,8 атм, согласно установкам на реле. Предварительная накачка воздуха с указанным давлением позволяет создать максимальное заполнение прибора водой. Если давление будет маленькое или повышенное, то и воды в приборе окажется меньше. С течением времени количество воздуха в приборе будет уменьшаться, поэтому потребуется его периодическая докачка, по указанным выше принципам, чтобы обеспечить оптимальную работу всей системы.

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 перенапряжения или пульсации, 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 этого 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 ни с одной из крышек поршневого гидроаккумулятора, 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.

Рис. 2. Шесть стадий работы аккумуляторов: этап (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 вызвать неравномерный износ камеры и задерживать жидкость вдали от 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
Сжатие Коэффициент 1/2	Давление в системе, psi		Рекомендуемая предварительная заправка, psi		Выход, гал
	максимум 1	минимум 2	камера 3	поршень 4	камера 5	поршень 6
1,5 2,0	3000 3000	2 000 1 500	1 600 1 200	1 900 1 400	2,53 3,80	3,00 4,41
3,0 6,0	3000 3000	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 высокую температуру баллона, также обратите внимание на Таблицу 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 диафрагмой не доступны вместимостью более 40 галлонов, поршневые конструкции в настоящее время поставляются вместимостью до 200 галлонов в одной емкости. 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.

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

Установки газовых баллонов

Рис. 6. Небольшой аккумулятор может выполнять эту работу, 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 9.0178 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.

Таблица 2. Максимально рекомендуемый расход аккумулятора
Поршень диаметр отверстия, дюйм	Баллон вместимость	гал/мин при 3000 psi
		Поршень	Баллон 901 98
			Стандартный	Высокий расход
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 уплотнения 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 на 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. 0178 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 кв. дюйм приводит к скачку давления на 2011 фунтов на кв. дюйм сверх настройки предохранительного клапана без гидроаккумулятора, кривая A , рис. 9. Поршневой аккумулятор демпфирует переходный процесс до 107 фунтов на кв. дюйм сверх настройки 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 внутренний диаметр кожуха следует смазать системной жидкостью перед предварительной зарядкой. 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). Мембрана также может быть задвинута под тарельчатый клапан, что приведет к С-образному вырезу на дне камеры, 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. Без предварительного заряда поршневого аккумулятора поршень, скорее всего, войдет в крышку газового наконечника и, вероятно, останется там. Одиночный контакт вряд ли приведет к повреждению.

Для баллонных аккумуляторов слишком низкая предварительная зарядка или ее отсутствие могут иметь серьезные последствия. Мочевой пузырь может вдавиться в верхнюю часть оболочки, а затем может выдавиться в газовый клапан и проколоться. Одного такого цикла достаточно, чтобы разрушить мочевой пузырь. Поэтому поршневые аккумуляторы более устойчивы к неправильной предварительной зарядке.

Скачать эту статью в формате PDF 27 марта 2022 г. — 22:42 | 27 марта 2022 г. Управление скважиной

Просмотры сообщений: 3280

Аккумуляторная установка является одним из критически важных устройств управления скважиной, и ее основная цель состоит в том, чтобы снабжать насосы атмосферной жидкостью, а также хранить рабочую жидкость под высоким давлением для работы стека противовыбросового превентора. В этой статье мы узнаем о требованиях к критически важным компонентам аккумуляторной установки, включая аккумуляторы, резервуар, пневматический насос, насосы с электродвигателем, а также коллектор/клапан гидравлического управления и фитинги.

Оборудование систем управления наземными противовыбросовыми превенторами

Бутыли-аккумуляторы

Для хранения жидкости под высоким давлением аккумуляторы представляют собой сосуды под давлением (код ASME). В зависимости от требований, аккумуляторы могут быть самых разных типов, размеров, номинального давления и емкости. Чаще всего используются «поплавковые» и «баллонные» аккумуляторы шаровой или цилиндрической формы. Кроме того, они могут быть с верхней или нижней загрузкой.

Рисунок 1 – Бутылки-аккумуляторы

При нижней загрузке для обслуживания потребуется снять их с аккумуляторного блока. При верхней загрузке поплавок и баллон можно снять, пока они установлены на аккумуляторном блоке. Аккумуляторы обоих типов могут быть отремонтированы в полевых условиях без нарушения их клейма, когда это необходимо.

Резервуар-резервуар

Для хранения атмосферной жидкости в насосах высокого давления обычно предусмотрен прямоугольный резервуар. Раздел «Техническое обслуживание» может похвастаться смотровыми отверстиями, перегородками и отверстиями для слива/наполнения для устранения неполадок, а также стандартными инструкциями по очистке и наполнению. Резервуар должен быть в состоянии вместить вдвое больше требуемой пригодной для использования жидкости.

Рисунок 2. Резервуар-резервуар

Аккумулятор Трубопровод и клапаны

В соединении аккумуляторов/гидравлического коллектора с нагнетательными линиями высокого давления насоса важную роль играют трубопроводы/клапаны. Для защиты аккумуляторов и предотвращения избыточного давления трубопровод должен состоять из запорных клапанов, трубы сортамента 80 или 160 (1 или 1 1/2 дюйма) и предохранительного клапана (3300 фунтов на кв. дюйм). Чтобы свести к минимуму утечки и ограничения на линии, на обработанные коллекторы можно установить цилиндрические аккумуляторы.

Читать Подробнее о 4-цепором клапане > 4-й направленности клапана в выдувке Accumulator Accumulator (Koomey)

Рисунок 3-клапан и трубопроводы

Сборка воздушного насоса

, один или несколько гидравлических насосов в узле воздушного насоса будут подключены (параллельно) к аккумулятору для системы управления противовыбросовым превентором.

Рисунок 4. Узел воздушного насоса

Узел электрического насоса

Приводимый в действие взрывозащищенным электродвигателем, электронасос в сборе всегда должен включать дуплексный (или тройной) возвратно-поступательный плунжерный насос. Для обеспечения подачи рабочей жидкости под высоким давлением в систему управления противовыбросовым превентором ее следует соединить с трубопроводом аккумулятора. Он доступен не только в различных диапазонах напряжения, но и в различных вариантах мощности.

Рисунок 6. Узел электронасоса

Требования к аккумулятору

Общие сведения

Баллоны-аккумуляторы представляют собой герметичные контейнеры, содержащие гидравлическую жидкость для использования в затворах противовыбросового превентора. Эти контейнеры хранят энергию в виде сжатого газообразного азота, который можно использовать для быстрого закрытия превентора. Обычно используются две емкости-аккумуляторы, включая «поплавок» и «сепаратор».

• Поплавковый – Для разделения гидравлической жидкости и газообразного азота используется плавающий поршень поплавкового типа.

Сепаратор

• — для разделения гидравлической жидкости и газообразного азота в сепараторе используется гибкая диафрагма.

Объемная вместимость 

Все блоки закрытия противовыбросового превентора должны включать накопительные баллоны с достаточной объемной емкостью для производства достаточного полезного объема жидкости с отключенными насосами для закрытия максимум 4 плашек ПВП и кольцевого превентора в штабеле, а также достаточного объема, чтобы открыть клапан гидравлической дроссельной линии (HCR). Кроме того, конечное давление должно быть больше минимального рабочего давления (MOP) . Это относится к API STD53.

Между давлением на 200 фунтов на квадратный дюйм выше давления предварительной зарядки и рабочим давлением аккумулятора количество жидкости, извлекаемой из аккумулятора, считается « полезным объемом жидкости ». Рабочее давление гидроаккумулятора — это давление, при котором гидравлическая жидкость заправляется в гидроаккумуляторы.

Минимальное рабочее давление (MOP)

В соответствии с последним требованием стандарта API STD 53 от конца 2018 г. минимальное рабочее давление (MOP) определяется как минимальный перепад давления, необходимый для того, чтобы устройство успешно выполняло предназначенную ему функцию в конкретном среда. Если пакет противовыбросового превентора содержит срезной плашек без специального аккумулятора сдвига, расчетное МОР должно включать максимальное давление, необходимое для сдвига и герметизации трубы для этой операции. Однако, если в системе есть специальный накопитель сдвига, будут отдельные значения MOP: одно для срезных плашек, а другое для трубных плашек.

Требования к бутылям API 16D

Система первичного аккумулятора должна быть сконструирована таким образом, чтобы потеря одного аккумулятора, блока или обоих не приводила к потере более 25% общей емкости системы. Чтобы уменьшить вероятность повреждения баллона, предварительное давление для аккумуляторов баллонного типа должно превышать 25% от гидравлического давления системы. Величина давления предварительной зарядки варьируется в зависимости от индивидуальных эксплуатационных потребностей оборудования и условий эксплуатации.

Время отклика

С точки зрения времени отклика, 30 секунд — это предел для замыкающего устройства, закрывающего каждый превентор тарана. Для годовых превенторов размером менее 18 3/4 дюймов время закрытия никогда не должно превышать 30 секунд; для кольцевых превенторов размером более 18 3/4 дюйма максимальное время составляет 45 секунд.

Требования к рабочему давлению и предварительной зарядке аккумуляторов

При эксплуатации баллона-аккумулятора давление никогда не должно превышать его номинальное рабочее давление. Во время первоначальной установки укупорочного устройства необходимо измерить предварительное давление каждого баллона-аккумулятора; это должно происходить на каждой скважине до того, как будет проведена регулировка там, где это необходимо. Для предварительной зарядки аккумулятора следует использовать только газообразный азот. Наконец, во время бурения скважин необходимо регулярно проверять давление предварительной заправки.

Требования к аккумулирующим клапанам, фитингам и манометрам

Клапаны должны быть установлены в многобутылочных аккумулирующих блоках, чтобы обеспечить их изоляцию. За исключением случаев, когда аккумуляторы изолированы для обслуживания, испытаний или транспортировки, запорный клапан должен иметь номинальное рабочее давление, по крайней мере, равное расчетному рабочему давлению системы, к которой он подключен, и должен находиться в открытом положении. При необходимости баллоны-аккумуляторы можно разместить в банках емкостью около 160 галлонов, минимум в двух банках.

На каждом блоке аккумуляторов должны быть предусмотрены соответствующие фитинги и клапаны, поскольку это позволяет прикрепить манометр без необходимости вывода из эксплуатации всех блоков аккумуляторов. Для установки всегда должен быть в наличии точный манометр для измерения давления предварительной зарядки аккумулятора.

Требования к насосу запорного узла

Требования к клапанам, фитингам, линиям и коллектору запорного узла

Требования к производительности насосов

Для выполнения операции в этом разделе в соответствии с требуемым стандартом каждый блок закрытия нуждается в достаточном количестве и размерах насосов. В зависимости от размера используемой трубы насосы должны быть в состоянии закрыть кольцевой превентор, в то время как накопительная система изолирована. Клапан дроссельной линии с гидравлическим приводом также должен быть открыт, и в течение примерно двух минут на манифольде запорного устройства должно быть достигнуто давление не менее 200 фунтов на квадратный дюйм выше предварительного заряда аккумулятора.

Требования к номинальному давлению насоса

Насосы должны быть установлены в каждом блоке закрытия для создания давления нагнетания, равного номинальному рабочему давлению блока закрытия.

Требуемая мощность насоса

Насосы запорного узла всегда должны иметь питание, чтобы при снижении давления в коллекторе запорного узла насосы включались автоматически; снижение давления должно быть ниже 90% от рабочего давления аккумулятора перед активацией.

На каждом закрывающем устройстве должны быть подготовлены два или три независимых источника питания, каждый из которых способен качать со скоростью, указанной в разделе «Требования к мощности насоса». Когда упоминаются системы питания с двойным источником, это относится к воздушным и электрическим системам в целом. Двойные воздушные или электрические системы приемлемы, но менее предпочтительны.

К системам с двойным источником питания относятся:

• Двойная воздушная и электрическая система = специальный воздушный компрессор для аккумулятора + электрический генератор буровой установки для работы электрического насоса
• Двойная воздушная система = специальный воздушный компрессор для аккумулятора + электрический генератор буровой установки для работы компрессора
• Двойная воздушная система = специальный воздушный компрессор для аккумулятора + резервуар для хранения воздуха, который отделен как от воздушных компрессоров буровой установки, так и от резервуара для хранения воздуха буровой установки обратными клапанами.
• Двойная электрическая система = одна электроэнергия от основного генератора + другая от резервного генератора (аварийный генератор)
• Двойной воздух/азот = специальный воздушный компрессор для аккумулятора + баллоны с газообразным азотом.
• Двойная электрическая/азотная энергия = одна электрическая мощность от основного генератора + баллоны с газообразным азотом.

Если поверхностное давление упадет на 200 фунтов на квадратный дюйм ниже, чем первоначально ожидалось, и если пробуренная обсадная труба установлена ​​на глубине менее 500 футов в неглубоких скважинах, закрывающему устройству не потребуется резервный источник питания.

Требования к запорным клапанам, фитингам, линиям и коллекторам

Требуется номинальное давление над Рабочее давление стека противовыбросового превентора (максимум до 3000 фунтов на квадратный дюйм), и он также должен быть изготовлен из стали. Для всех требований к испытательному давлению они доступны в API Spec 6A: Спецификация для устьевого оборудования. Сталь также должна использоваться для всех линий между противовыбросовым превентором и закрывающим устройством; если не стальной, то эквивалентный огнеупорный шланг с гибкостью. Для торцевых соединений номинальное давление дымовой трубы (до 3000 фунтов на квадратный дюйм) и номинальное рабочее давление должны быть равны.

Клапаны, фитинги и другие необходимые компоненты

При каждой установке должно быть установлено следующее;

• Достаточное количество обратных клапанов для каждого узла закрытия или запорных клапанов для отделения аккумуляторов и насосов узла закрытия от коллектора узла закрытия; это также должно обеспечить изоляцию регулятора кольцевого превентора.
• Клапан полного открытия для каждого запорного устройства для подключения отдельного насоса рабочей жидкости, когда это необходимо.
• Клапан регулировки давления для каждого запорного узла, чтобы можно было вручную регулировать рабочее давление кольцевого превентора.
• Клапан регулирующий для каждого запорного узла для регулирования рабочего давления превенторов плашечного типа; они также должны быть оборудованы клапаном и перепускной линией, чтобы коллектор закрывающего устройства мог принимать полное давление аккумулятора, когда это необходимо.
• Точные манометры для каждого узла закрытия для индикации рабочего давления коллектора узла закрытия; по отношению к клапану регулирования давления кольцевого превентора могут иметь значение как ниже, так и выше по потоку.
• Полнопроходной пробковый клапан для каждого кольцевого превентора как на линии открытия, так и на линии закрытия. Эти клапаны должны быть не только в наличии, но и в открытом положении, когда они установлены рядом с самим превентором. При испытании рабочих линий с давлением более 1500 фунтов на квадратный дюйм открытое положение неприменимо, если кольцевой превентор вообще не поврежден.
• Все регулирующие клапаны закрывающих устройств должны быть промаркированы, чтобы показать положение клапанов, а также то, какой клапан штуцерной линии или превентор работает каждый клапан. Во время буровых работ регулирующие клапаны противовыбросового превентора должны быть «открыты», а не «нейтральны» или «заблокированы». При нормальной работе клапан штуцерной линии должен быть закрыт. Во избежание случайного срабатывания регулирующий клапан, отвечающий за глухие гидроцилиндры, должен быть закрыт (поверх ручной рукоятки). Наконец, если дистанционное устройство активировано, ручка не должна быть закрыта до такой степени, что это остановит работу функции домкрата.

Требования к жидкости и объему закрывающего устройства

В качестве рабочей жидкости для управления закрывающим устройством следует использовать гидравлическое масло или пресную воду, содержащую смазку. Если жидкость закрывающего устройства содержит воду и ожидаемая температура окружающей среды ниже 32°F, необходимо добавить гликоль. Из-за вероятности повреждения пломбы некоторые вещества не рекомендуются для этой задачи; это включает масло для цепи, дизельное топливо, моторное масло и керосин. Емкость резервуара должна быть как минимум в 2 раза больше полезной жидкости, используемой в системе.

Расположение закрывающего устройства и требования к дистанционному управлению

Для основного аккумулятора насоса требуется безопасное место для хранения, а также доступ в аварийной ситуации для всего персонала буровой установки.