氣囊式蓄能器的應用及其常見故障分析

摘要：本文主要介紹了氣囊式蓄能器的結構及其應用，并結合某實際液壓系統中的蓄能器應用實例分析氣囊式蓄能器在應用過程中常見的故障及其處理辦法。

關鍵詞：液壓系統；氣囊式蓄能器；常見故障；分析

前言

目前，蓄能器被廣泛應用于各種液壓系統中，它的主要功能是儲存油液的壓力能，可在短時間內作為一種輔助動力源提供大量的壓力油，也可以在液壓泵發生停電或其他故障時作為一種緊急動力源，具有形成恒壓油源、保持系統壓力和補償泄露、能量回收節能以及吸收壓力脈動、液壓沖擊等多種功能，在各種液壓系統中發揮著重要作用。其中氣囊式蓄能器可以將氣體（一般為氮氣）和油液可以完全隔離，具有質輕、氣囊慣性小、反應靈敏、便于維護、安裝方便、附屬設備少以及便于充氣等優點，因此在液壓系統中的應用最為廣泛，但由于制造皮囊殼體的難度較大，且容量相對較小等，所以會經常出現各種故障。為了提高整個氣囊式蓄能器液壓系統的運行狀況，下面介紹其在液壓系統的應用和對其在應該中常見故障進行分析，為故障預防提供一定的參考。

1.氣囊式蓄能器結構

氣囊式蓄能器的典型特征是在鋼殼內有一個非折疊的、柔性的橡膠皮囊。皮囊的開口端連接在鋼殼充氣側的氣閥上。提升閥在彈簧的作用下保持常開狀態，用以調節通過充油口的油液流量。氣囊式蓄能器的頂部或底部組件是可維修的，從而可以提供最佳的靈活性。圖1為氣囊式蓄能器結構示意圖，主要由殼體、皮囊、充氣閥和進油閥組成。

2.氣囊式蓄能器在液壓系統中的實際應用

乳化液泵是礦用液壓設備的主要動力源，其安全性直接影響整個液壓設備的正常運行，而蓄能器作為一種重要的輔助動力源工作在整個液壓系統中發揮著重要作用，圖2是某型號乳化液泵的系統圖。

該乳化液泵中的蓄能器選用的是折合型皮囊式蓄能器，主要包括進油閥、皮囊、殼體以及進氣閥四個部分，首先需要在皮囊內充入一定量氮氣作為壓力氣，充入的氮氣量不同在蓄能器中也會發揮不同的作用。在正常運行工作狀態下，殼體內的乳化液會接通回路，當壓力系統壓力比正常工作壓力高時，乳化液會由系統管路進入蓄能器內壓縮皮囊內氣體，維持整個液壓系統的壓力平衡；當系統壓力比正常工作壓力低時，乳化液會受到皮囊的膨脹擠壓，導致蓄能器內流出液體至液壓系統中，補充管路中的壓力。

3.氣囊式蓄能器的常見故障分析及處理辦法

氣囊式蓄能器的應用大大提升了整個液壓設備及系統的安全系數，維持整個系統的高效、穩定運行，但也常常會出現以下幾種故障：

3.1.預充氣時皮囊失效

氣囊式蓄能器在油液進入蓄能器前需要精確的充入干凈的氮氣類干燥惰性氣體，在預充氣過程中，必須保證達到指定的壓力，預充氣的正確與否以及確保預充氣的壓力在整個儲能應用系統中發揮著重要作用。但在預充氣期間，蓄能器極易受到損壞，且在預充氣壓力首次大都5Mpa前應緩慢充入氮氣，但經常難以把握，導致皮囊失效。同時在折疊式皮囊蓄能器中，當高壓氮氣迅速膨脹后，會迅速冷卻并積蓄在氣囊底部，而此時冷脆的橡膠也會迅速膨脹破裂。因此預充氣式時應當選擇正確的預充壓力，同時在調整乳化液泵站系統壓力時也應對預充氣壓力進行相應的調整。

3.2.皮囊使用壽命不長

由于皮囊的加工質量、皮囊本身材料，選用的工作介質和皮囊產生化學反應，或者工作溫度過低或過高，外界污垢侵入蓄能器，液壓系統管路的安裝，在乳化液泵設計選型時的工程容量設計不合理，蓄能器作為一種輔助動力源時是否將往復頻率控制在合理范圍等等原因都可能影響皮囊的使用壽命，進而出現故障。因此，為了保證蓄能器在最小工作壓力時能可靠工作，并避免皮囊在工作過程中常與蓄能器的菌型閥相碰撞，延長皮囊的使用壽命，空氣預充壓力一般應在0.75～0.9的范圍內選取；同時為避免在工作過程皮囊的收縮和膨脹的幅度過大而影響使命，最小工作壓力>33%最大工作壓力。

3.3.內部壓力下降較嚴重

目前我國氣囊式蓄能器主要采用單向閥形式，由密封錐面完成密封。若在單向閥的閥芯以及密封錐面處有污垢，皮囊極易發生漏氣。由于在整個液壓系統中，蓄能器的主要功能是緩解沖擊、吸收脈動，因此在蓄能器受到外界的沖擊而發生振動時，單向閥的閥芯可能會發生松動，密封的錐面出現縫隙，最終導致密封失效。為了避免出現蓄能失效的故障發生，應將單向閥閥芯以及密封錐面拆卸進行徹底清洗后再安裝，同時在密封過程中可在充氣閥的密封蓋內墊入厚3mm左右的硬橡膠墊圈，以及采取修磨密封錐面使之密合等措施。

3.4.流量穩定性較差

在蓄能器補充、流放液體的瞬間流量會產生較大波動，穩定性較差而容易出現故障，為了提高瞬間流量的穩定性，并獲取較大的瞬間流量，在乳化液泵設計選型過程中，不應該采用一個較大容量的蓄能器，應采用較小公稱容量的幾個蓄能器并聯，并且幾個小容量蓄能器的充氣壓力應各不相同。同時應盡可能將有效工作壓力范圍縮小，或者選用較大容積的蓄能器。應添置幾個可以控制執行元件與蓄能器流量的裝置，確保充足的充液時間，盡量減少其他部位在充液期間的內部泄漏。

4.結束語

綜上所述，氣囊式蓄能器在液壓系統正常運行中發揮著重要的作用，一旦其發生故障會出現震動大、液壓不足以及噪音等一系列與液壓相關的問題，在實際應用過程中，應熟悉其結構特點及性能，加強檢查，定期檢查其氣密性是否良好，補充氣囊壓力，及時發現故障，及時處理，從而確保整個液壓系統的高效、穩定運行。

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