氣囊式蓄能器的應(yīng)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(jié)構(gòu)及其應(yīng)用，并結(jié)合某實際液壓系統(tǒng)中的蓄能器應(yīng)用實例分析氣囊式蓄能器在應(yīng)用過程中常見的故障及其處理辦法。

關(guān)鍵詞：液壓系統(tǒng)；氣囊式蓄能器；常見故障；分析

前言

目前，蓄能器被廣泛應(yīng)用于各種液壓系統(tǒng)中，它的主要功能是儲存油液的壓力能，可在短時間內(nèi)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(fā)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(tǒng)壓力和補(bǔ)償泄露、能量回收節(jié)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(tǒng)中發(fā)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(zhì)輕、氣囊慣性小、反應(yīng)靈敏、便于維護(hù)、安裝方便、附屬設(shè)備少以及便于充氣等優(yōu)點，因此在液壓系統(tǒng)中的應(yīng)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(jīng)常出現(xiàn)各種故障。為了提高整個氣囊式蓄能器液壓系統(tǒng)的運行狀況，下面介紹其在液壓系統(tǒng)的應(yīng)用和對其在應(yīng)該中常見故障進(jìn)行分析，為故障預(yù)防提供一定的參考。

1.氣囊式蓄能器結(jié)構(gòu)

氣囊式蓄能器的典型特征是在鋼殼內(nèi)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(cè)的氣閥上。提升閥在彈簧的作用下保持常開狀態(tài)，用以調(diào)節(jié)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(jié)構(gòu)示意圖，主要由殼體、皮囊、充氣閥和進(jìn)油閥組成。

2.氣囊式蓄能器在液壓系統(tǒng)中的實際應(yīng)用

乳化液泵是礦用液壓設(shè)備的主要動力源，其安全性直接影響整個液壓設(shè)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(tǒng)中發(fā)揮著重要作用，圖2是某型號乳化液泵的系統(tǒng)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(jìn)油閥、皮囊、殼體以及進(jìn)氣閥四個部分，首先需要在皮囊內(nèi)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(fā)揮不同的作用。在正常運行工作狀態(tài)下，殼體內(nèi)的乳化液會接通回路，當(dāng)壓力系統(tǒng)壓力比正常工作壓力高時，乳化液會由系統(tǒng)管路進(jìn)入蓄能器內(nèi)壓縮皮囊內(nèi)氣體，維持整個液壓系統(tǒng)的壓力平衡；當(dāng)系統(tǒng)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(dǎo)致蓄能器內(nèi)流出液體至液壓系統(tǒng)中，補(bǔ)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(yīng)用大大提升了整個液壓設(shè)備及系統(tǒng)的安全系數(shù)，維持整個系統(tǒng)的高效、穩(wěn)定運行，但也常常會出現(xiàn)以下幾種故障：

3.1.預(yù)充氣時皮囊失效

氣囊式蓄能器在油液進(jìn)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(yù)充氣過程中，必須保證達(dá)到指定的壓力，預(yù)充氣的正確與否以及確保預(yù)充氣的壓力在整個儲能應(yīng)用系統(tǒng)中發(fā)揮著重要作用。但在預(yù)充氣期間，蓄能器極易受到損壞，且在預(yù)充氣壓力首次大都5Mpa前應(yīng)緩慢充入氮氣，但經(jīng)常難以把握，導(dǎo)致皮囊失效。同時在折疊式皮囊蓄能器中，當(dāng)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(yù)充氣式時應(yīng)當(dāng)選擇正確的預(yù)充壓力，同時在調(diào)整乳化液泵站系統(tǒng)壓力時也應(yīng)對預(yù)充氣壓力進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整。

3.2.皮囊使用壽命不長

由于皮囊的加工質(zhì)量、皮囊本身材料，選用的工作介質(zhì)和皮囊產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)，或者工作溫度過低或過高，外界污垢侵入蓄能器，液壓系統(tǒng)管路的安裝，在乳化液泵設(shè)計選型時的工程容量設(shè)計不合理，蓄能器作為一種輔助動力源時是否將往復(fù)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(jìn)而出現(xiàn)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(yù)充壓力一般應(yīng)在0.75～0.9的范圍內(nèi)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(nèi)部壓力下降較嚴(yán)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(fā)生漏氣。由于在整個液壓系統(tǒng)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(fā)生振動時，單向閥的閥芯可能會發(fā)生松動，密封的錐面出現(xiàn)縫隙，最終導(dǎo)致密封失效。為了避免出現(xiàn)蓄能失效的故障發(fā)生，應(yīng)將單向閥閥芯以及密封錐面拆卸進(jìn)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(nèi)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(wěn)定性較差

在蓄能器補(bǔ)充、流放液體的瞬間流量會產(chǎn)生較大波動，穩(wěn)定性較差而容易出現(xiàn)故障，為了提高瞬間流量的穩(wěn)定性，并獲取較大的瞬間流量，在乳化液泵設(shè)計選型過程中，不應(yīng)該采用一個較大容量的蓄能器，應(yīng)采用較小公稱容量的幾個蓄能器并聯(lián)，并且?guī)讉€小容量蓄能器的充氣壓力應(yīng)各不相同。同時應(yīng)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(yīng)添置幾個可以控制執(zhí)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(nèi)部泄漏。

4.結(jié)束語

綜上所述，氣囊式蓄能器在液壓系統(tǒng)正常運行中發(fā)揮著重要的作用，一旦其發(fā)生故障會出現(xiàn)震動大、液壓不足以及噪音等一系列與液壓相關(guān)的問題，在實際應(yīng)用過程中，應(yīng)熟悉其結(jié)構(gòu)特點及性能，加強(qiáng)檢查，定期檢查其氣密性是否良好，補(bǔ)充氣囊壓力，及時發(fā)現(xiàn)故障，及時處理，從而確保整個液壓系統(tǒng)的高效、穩(wěn)定運行。

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