淺談皮囊式蓄能器

陳勤彰

(福建南紙股份有限公司四抄車間)

淺談皮囊式蓄能器

陳勤彰

(福建南紙股份有限公司四抄車間)

該文主要介紹了皮囊式蓄能器的工作原理、作用及應用，安裝及維護。

皮囊式蓄能器 紙機壓榨部 振動和噪音 充氮及測壓

蓄能器是一種能把液壓儲存在耐壓容器里，待需要時又將其釋放出來的能量儲存裝置。蓄能器是液壓系統中的重要輔件，對保證系統正常運行、改善其動態品質、保持工作穩定性、延長工作壽命、降低噪聲等起著重要的作用。蓄能器給系統帶來的經濟、節能、安全、可靠、環保等效果非常明顯。在現代液壓系統得到了普遍使用，在現代的造紙機液壓系統也得到了廣泛的應用，對降低紙機壓榨部及復卷機等設備的振動和噪音起到了很大的作用。

蓄能器分為很多種類，本文只對在現代液壓系統中最常用的皮囊式充氣蓄能器作簡單的介紹。

1 蓄能器的工作原理

液壓油是不可壓縮液體，因此利用液壓油是無法蓄積壓力能的，必須依靠其他介質來轉換、蓄積壓力能。例如，利用氣體（氮氣）的可壓縮性質研制的皮囊式充氣蓄能器就是一種蓄積液壓油的裝置（見皮囊式充氣蓄能器原理圖1）。皮囊式蓄能器由油液部分和帶有氣密封件的氣體部分組成，位于皮囊周圍的油液與油液回路接通。當壓力升高時油液進入蓄能器，氣體被壓縮，系統管路壓力不再上升；當管路壓力下降時壓縮空氣膨脹，將油液壓入回路，從而減緩管路壓力的下降。

圖1 皮囊式充氣蓄能器原理圖

2 蓄能器的作用

蓄能器的作用是將液壓系統中的壓力油儲存起來，在需要時又重新放出。其主要作用表現在以下幾個方面。

2.1 作輔助電源

某些液壓系統的執行元件是間歇動作，總的工作時間很短，有些液壓系統的執行元件雖然不是間歇動作，但在一個工作循環內（或一次行程內）速度差別很大。在這種系統中設置蓄能器后，即可采用一個功率較小的泵，以減小主傳動的功率，使整個液壓系統的尺寸小、重量輕、價格便宜。

2.2 作緊急動力源

對某些系統要求當泵發生故障或停電（對執行元件的供油突然中斷）時，執行元件應繼續完成必要的動作。例如為了安全起見，液壓缸的活塞桿必須內縮到缸內。在這種場合下，需要有適當容量的蓄能器作緊急動力源。

2.3 補充泄漏和保持恒壓

對于執行元件長時間不動作，而要保持恒定壓力的系統，可用蓄能器來補償泄漏，從而使壓力恒定。

2.4 吸收液壓沖擊

由于換向閥突然換向，液壓泵突然停車，執行元件的運動突然停止，甚至人為的需要執行元件緊急制動等原因，都會使管路內的液體流動發生急劇變化，而產生沖擊壓力（油擊）。雖然系統中設有安全閥，但仍然難免產生壓力的短時劇增和沖擊。這種沖擊壓力，往往引起系統中的儀表、元件和密封裝置發生故障甚至損壞或者管道破裂，此外還會使系統產生明顯的振動。若在控制閥或液壓缸沖擊源之前裝設蓄能器，即可吸收和緩和這種沖擊。

2.5 吸收脈動、降低噪聲

泵的脈動流量會引起壓力脈動，使執行元件的運動速度不均勻產生振動、噪聲等。在泵的出口處并聯一個反應靈敏而慣性小的蓄能器，即可吸收流量及壓力的脈動，降低噪音。紙機壓榨部及復卷機等設備也正是利用這個原理在其液壓回路中設計了蓄能器來降低振動和噪音，對紙機的正常運行起到了很大的作用。

3 蓄能器的安裝與維護

3.1 蓄能器的安裝

3.1.1 蓄能器安裝前的檢查

安裝前的檢查不可忽略。安裝前應對蓄能器進行如下檢查：產品是否與選擇規格相同；充氣閥是否緊固；有無運輸造成影響使用的損傷；進油閥進油口是否堵好。

3.1.2 蓄能器的安裝的基本要求

蓄能器的安裝的基本要求是：蓄能器的工作介質的黏度和使用溫度均應與液壓系統工作介質的要求相同。蓄能器應安裝在檢查、維修方便之處。用于吸收沖擊、脈動時，蓄能器要緊靠振源，應裝在易發生沖擊處。安裝位置應遠離熱源，以防止因氣體受熱膨脹造成系統壓力升高。固定要牢固，但不允許焊接在主機上，應牢固地支持在托架上或壁面上。徑長比過大時，還應設置抱箍加固。

囊式蓄能器原則上應該油口向下垂直安裝，傾斜或臥式安裝時，皮囊因受浮力與殼體單邊接觸，有妨礙正常伸縮運行，加快皮囊損壞，降低蓄能器機能的危險，因此一般不采用傾斜或臥式安裝的方法。對于隔膜式蓄能器無特殊安裝要求，可油口向下垂直安裝、傾斜或臥式安裝。

在泵和蓄能器之間應安裝單向閥，以免在泵停止工作時，蓄能器中的油液倒灌入泵內流回油箱，發生事故。

在蓄能器與系統之間，應裝設截止閥，此閥供充氣、調整、檢查、維修或者長期停機使用。

蓄能器裝好后，應充填惰性氣體(如N2)，嚴禁充氧氣、氫氣、壓縮空氣或其他易燃性氣體。

裝拆和搬運時，必須放出氣體。

3.2 蓄能器常見故障的排除

（1）皮囊式蓄能器壓力下降嚴重，經常需要補氣。

皮囊式蓄能器，皮囊的充氣閥為單向閥的形式，靠密封錐面密封(見圖2)。當蓄能器在工作過程中受到振動時，有可能使閥芯松動，使密封錐面不密合，導致漏氣。或者閥芯錐面上拉有溝槽，或者錐面上黏有污物，均可能導致漏氣。此時可在充氣閥的密封蓋4內墊入厚 3 mm左右的硬橡膠墊，以及采取修磨密封錐面使之密合等措施解決。

（2） 使用壽命短

其影響因素有皮囊質量，使用的工作介質與皮囊材質的相容性；或者有污物混入；選用的蓄能器公稱容量不合適(油口流速不能超過 7 m/s)；油溫太高或過低；作儲能用時，往復頻率是否超過1次/10 s，超過則壽命開始下降，若超過1次/3 s，則壽命急劇下降；安裝是否良好，配管設計是否合理等。

圖2 皮囊充氣閥

（3） 吸收壓力脈動的效果差

為了更好地發揮蓄能器對脈動壓力的吸收作用，蓄能器與主管路分支點的連接管道要短，通徑要適當大些，并要安裝在靠近脈動源的位置。否則，它消除壓力脈動的效果就差，有時甚至會加劇壓力脈動。

3.3 蓄能器充氮及測壓步驟

3.3.1 蓄能器充氮步驟（見圖3）

圖3 充氣工具示意圖

（1）將蓄能器項部的六角罩蓋螺母拆下，裝上充氣工具。

（2）將連接充氣工具軟管另一端的組件的接頭螺母與氮氣瓶上的接頭旋上并擰緊。

（3）開啟蓄能器下部連接壓力油管路上的進油截止閥（工作油壓為零）。

（4）將充氣工具中放氣的針閥B關閉，再順時針擰充氣工具上端的手柄A，將蓄能器的充氣嘴頂開。

（5）然后緩慢打開氮氣瓶上的閥門，向蓄能器充氮。注意：在緩慢打開氮氣瓶上閥門時，必須同時監視充氣工具上的壓力表讀數，當壓力達到要求的充氮壓力時，即關閉氮氣瓶上的閥門。設計充氮壓力一般為額定工作壓力的60 %。

例如：工作壓力為20 MPa，充氮壓力為1.2 MPa

（6）隨后逆時針擰充氣工具上端的手柄A，使蓄能器的充氣閥關閉后才可拆去充氣工具及連接氮氣瓶的軟管組件。

（7）檢查蓄能器頂部的充氣嘴有無漏氣，若有漏氣。則需更換充氣嘴；若無泄漏，則裝上蓄能器充氣嘴上的六角罩蓋螺母，充氮完畢。

3.3.2 蓄能器測壓方法

在機組運行一定的時間，或長期停機后需重新啟動時，應對蓄能器進行檢查，并測定充氮壓力值，當氮氣壓力值低于工作壓力的50 %時，則應重新充氮氣，檢查測定氮氣壓力方法如下：

（1）將蓄能器頂部的六角罩蓋螺母拆下，裝上充氣工具；

（2）將連接充氣工具的軟管拆下，換上堵頭；

（3）旋動充氣工具上的手柄A，將蓄能器的充氣嘴頂開，由充氣工具上的壓力表測取蓄能器壓力值，若低于工作壓力的50 %時，則必須進行補充氮氣(充氮方法及步驟如上所述)。

[1]徐灝.機械設計手冊[M].北京：機械工業出版社，2000第2版第5卷.

[2]張利平.液壓氣動系統設計手冊[M].北京：機械工業出版社，1997

Analysis on Bag Type Accumulator

Chen Qinzhang
(4th Papermaking Plant, Fujian Nanping Paper Co., Ltd.)

This paper mainly introduces the working principle, effect & application and installation &maintenance of bag type accumulator.

bagtype accumulator；press section on paper machine；vibration and noise；nitrogenization and manometry