蓄能器的选型

蓄能器的选型

⏹ 1.1蓄能器的作用

蓄能器是把压力油的压力能储存在耐压容器中，需要时再将其释放出来的一种能量储存装置，它在适当的时机将系统中的能量转变为压缩能或位能储存起来，当系统需要的时，又将压缩能或位能转变为液压或气压等能而释放出来，重新补供给系统。当系统瞬间压力增大时，它可以吸收这部分的能量。保证整个系统压力正常！蓄能器在液压系统中主要有以下几方面的用途：

（1）做辅助动力源，短期大量供油；

（2）维持系统压力；

（3）缓和冲击压力和吸收脉动压力。

⏹ 1.2蓄能器的类型

蓄能器可分为重力加载式、弹簧加载式和气体加载式三大类。

（1）重力加载式蓄能器

重力加载式蓄能器利用重物的位能来储存能量,是最古老的一种蓄能器。它能提供大容量、压力恒定的液体,但尺寸庞大,反应迟钝。这种蓄能器只用于固定的重型液压设备。

（2）弹簧加载式蓄能器

弹簧加载式蓄能器利用弹簧的压缩能来储存能量,其结构简单,反应较重力式灵敏,但其容积较小,一般用于小容量、低压系统。

（3）气体加载式蓄能器

气体加载式蓄能器的工作原理建立在波义耳定律的基础上。使用时首先向蓄能器充入预定压力的空气或氮气,当外部系统的压力超过蓄能器的压力时,油液压缩气体充入蓄能器,当外部系统的压力低于蓄能器的压力时,蓄能器中的油在压缩气体的作用下流向外部系统。气体加载式蓄能器又分为非隔离式、气囊式、隔膜式、活塞式等几种。

对于液压系统，广泛使用的是活塞式蓄能器和气囊式蓄能器。以下是两种蓄

根据采油树液压控制系统实际情况，蓄能器用于作辅助动力源并维持系统的压力，需要蓄能器有良好的灵敏特性和更高的压力值，因此水下采油树选择气囊式蓄能器。

蓄能器的容量计算

蓄能器的工作原理：利用气体的可压缩性，靠封闭气体的弹性变形储存和释放能量。当进入蓄能器中的油液压力升高时，蓄能器气囊中的气体受压缩气体变小，储存能量，同时蓄能器内的油液体积增大。当蓄能器内油液压力降低时，气囊内气体膨胀，释放能量，同时把油液挤出蓄能器。用于能量储存时的气囊式蓄能器气体状态变化满足玻义耳定律。

112233p p p n

n

n

v v v C

=== （1.1）

即则有

式中1p ———充气压力,MPa (此时体积为1v ) ;

2p ———系统的最低工作压力,MPa (最低工作压力下的气体体积2v )； 3p ———系统的最高工作压力,MPa (最高工作压力下的气体体积3v )；

n ———等温变化时，n=1；绝热变化时,多变指数n =1.4。

当从压力2p 降到3p 后，蓄能器释放的油液体积及气体体积的变化量v ∆为：

v

∆=3v - 2v （1.5）

充气压力下的蓄能器容积：

11

n n 1

1n

231

V

11V =P p p ⎡⎤⎛⎫⎛⎫∆-⎢⎥ ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭⎢⎥⎣⎦

根据采油树液压系统的实际应用，蓄能器工作过程为等温变化，则蓄能器容积计算公式简化为：1123V

11V =P p p ⎡⎤

⎛⎫⎛⎫∆- ⎪ ⎪⎢⎥⎝⎭⎝⎭⎣

⎦

系统采用10条行程为50mm,活塞直径为50mm ，活塞杆直径为14mm 的液压缸。则需求总流量为：

z V =

2

2

*(5014)*50*104

π

-=0.9(L)

根据已知条件：2p =20.7 MPa ，3p =34.5 MPa 。活塞式储能器充气系数：0.8，

1p =0.82p =16.6 MPa

则1123V

11V =P p p ⎡⎤

⎛⎫⎛⎫∆- ⎪ ⎪⎢⎥⎝⎭⎝⎭⎣

⎦=

0.9 2.8(L)1116.620.7

34.5

=（

-）

所以蓄能器所需容积为1V =2.8（L ）

蓄能器的选型

美国TOBUL蓄能器

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全世界油气田，绝大多数使用美国拓步蓄能器，因其安全系数业

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