蓄能器的选型及计算
蓄能器计算——精选推荐
蓄能器用于储存和释放压力能时(图6-2)，蓄能器的容积V A是由其充气压力pA、工作中要求输出的油液体积VW、系统最高工作压力p1和最低工作压力p2决定的。
由气体定律有
图6-2皮囊式蓄能器储存和释放能量的工作过程
pA VnA=p1Vn1=p2Vn2=const (6-1)
式中:V1和V2分别为气体在最高和最低压力下的体积；n为指数。
n值由气体工作条件决定：当蓄能器用来补偿泄漏、保持压力时，它释放能量的速度是缓慢的，可以认为气体在等温条件下工作，n=1；当蓄能器用来大量提供油液时，它释放能量的速度是很快的，可以认为气体在绝热条件下工作，n=1.4。
由于VW=V1-V2，因此由式(6-1)可得：
(6-2)
pA值理论上可与p2相等，但为了保证系统压力为p2时蓄能器还有能力补偿泄漏，宜使pA ＜p2，一般对折合型皮囊取pA=(0.8～0.85)p2，波纹型皮囊取pA=(0.6～0.65)p2。
此外，如能使皮囊工作时的容腔在其充气容腔1/3至2/3的区段内变化，就可使它更为经久耐用。
蓄能器用于吸收液压冲击时，蓄能器的容积V A可以近似地由其充气压力pA、系统中允许的最高工作压力p1和瞬时吸收的液体动能来确定。
例如，当用蓄能器吸收管道突然关闭时的液体动能为ρAlυ2/2时，由于气体在绝热过程中压缩所吸收的能量为：
故得：
(6-3)
上式未考虑油液压缩性和管道弹性，式中pA的值常取系统工作压力的90%。
蓄能器用于吸收液压泵压力脉动时，它的容积与蓄能器动态性能及相应管路的动态性能有关。
蓄能器的选型及计算
蓄能器的选型及计算蓄能器在系统中的应用、选型、计算高压蓄能器在高压EH 油系统中是如何发挥作用的 ?什么时候发挥作用 ? 高压蓄能器主要是平衡管路油压波动。
具体分析一个特殊例子：当系统的多数油动机快速开启时（比如汽轮机开始冲转，2个中压调节门同时开启，或者2900 转时的阀切换，6 个高调门同时开启），系统油压必然快速下降，此时油泵来不及做出反映，蓄能器在设计上位置不仅靠近油动机并且能比油泵更加迅速的向系统补充油液，避免系统油压下降到9.7MPA 时造成保护动作而停机。
蓄能器的重要性在高压EH 油系统中举足轻重。
流体实际上是不可压缩的，不能储存能量，因而液压蓄能器利用气体（氮气）可压缩性来储存流体。
蓄能器实质上是一个储存压力流体的腔室，靠气体的可压缩性将不可压缩的流体能量得以储存，以备做有用功。
上述的流体与液压回路相联结，当系统压力升高，流体压缩气体而进入蓄能器；当系统压力降低，压缩气体膨胀，并迫使流体流回液压回路。
蓄能器的典型应用：流体储存，紧急能源，吸收脉动，涌流控制，噪声衰减，车辆减震，容积补偿，压力补偿，渗漏补偿，热胀吸收，力学平衡，增加流量。
储蓄液压能：（1 ）对于间歇负荷，能减少液压泵的传动功率当液压缸需要较多油量时，蓄能器与液压泵同时供油；当液压缸不工作时，液压泵给蓄能器充油，达到一定压力后液压泵停止运转。
（ 2 ）在瞬间提供大量压力油。
（ 3 ）紧急操作：在液压装置发生故障和停电时，作为应急的动力源。
（4 ）保持系统压力：补充液压系统的漏油，或用于液压泵长时期停止运转而要保持恒压的设备上。
（ 5 ）驱动二次回路：机械在由于调整检修等原因而使主回路停止时，可以使用蓄能器的液压能来驱动二次回路。
（ 6 ）稳定压力：在闭锁回路中，由于油温升高而使液体膨胀，产生高压可使用蓄能器吸收，对容积变化而使油量减少时，也能起补偿作用。
缓和冲击及消除脉动：（1）吸收液压泵的压力脉动（2）缓和冲击：如缓和阀在迅速关闭和变换方向时所引起的水锤现象。
液压蓄能器选型步骤
液压蓄能器选型步骤第一步：明确蓄能器的主要功能1辅助动力源☆提供一个辅助能源，即所储存的能源能在高峰时刻应用，以便选用较小的泵。
用较小的泵，也可以实现在瞬间提供大量压力油。
☆平稳保持液压系统中一定的流量和压力。
☆补充液体容积以保持一定的压力。
☆当液压装置发生故障、停泵或停电时，作为应急的动力源，以便安全地做完一个工作循环，如用于船舶液压方向舵。
☆较长时间地使系统维持一个必须的高压而无需开泵，以防止油料过热减少泵磨损并节约能源。
☆保持系统压力：补充液压系统的漏油，或用于液压泵长时期停止运转而要保持恒压的设备上。
☆驱动二次回路：机械在由于调整检修等原因而使主回路停止时，可以使用蓄能器的液压能来驱动二次回路。
☆稳定压力：在闭锁回路中，由于油温升高而使液体膨胀，产生高压可使用蓄能器吸收，对容积变化而使油量减少时，也能起补偿作用。
☆为设备的严重磨损区提供不问断但流量不大的润滑油。
建设工程、矿山设备中用于紧急情况下的操纵和刹车。
☆注模铸造设备操作中用于在一个短时间内提供高压。
☆机床上用于保持压力以便采用小规模的油泵。
☆汽轮机上用于提供润滑油。
☆油井、井口防喷器上用于作关闭闸门的备用动力。
☆流体储存，紧急能源，压力补偿，渗漏补偿，热胀吸收，增加流量。
☆对于间歇负荷，能减少液压泵的传动功率。
当液压缸需要较多油量时，蓄能器与液压泵同时供油；当液压缸不工作时，液压泵给蓄能器充油，达到一定压力后液压泵停止运转。
☆具体分析一个例子：蓄能器的重要性在高压EH油系统中，当系统的多数油动机快速开启时（比如汽轮机开始冲转，2个中压调节门同时开启，或者2900转时的阀切换，6个高调门同时开启），系统油压必然快速下降，此时油泵来不及做出反映，蓄能器在设计上位置不仅靠近油动机并且能比油泵更加迅速的向系统补充油液，避免系统油压下降到9.7MPA时造成保护动作而停机。
2吸收脉动☆吸收液压泵的压力脉动。
☆减震，柱塞式/隔膜式泵等设备减少振动。
蓄能器选型计算
蓄能器选型计算1、蓄能器压力计算：工作压力：蓄能器的公称压力不低于蓄能器接入的系统的最大工作压力P2。
充气压力：作为辅助动力0.25P2＜P0＜0.9P1；作为减小脉动P0=(0.6~0.75)Pm或P0=0.8P1；作为吸收震动P0=0.6~0.9Pm；其中P0—充气压力；P1—最小工作压力；P2—最大工作压力；Pm—平均工作压力；2、蓄能器容积计算：蓄能器内部气体的压缩和膨胀是根据Boyle-Mariotte关于理想气体中的状态变化定律进行的。
当蓄能器用于保压时，气体体积变化缓慢（t＞1min），与外界热交换得以充分进行，可认为是等温变化过程，这时取n=1；当蓄能器作辅助或应急动力源时，气体体积变化很快（t＜1min），热交换不充分，这时可视为绝热过程，这时取n=1.4。
注：n为时间的函数，如需精确计算，n应根据具体气体变化时间确定。
2.1）蓄能器作为动力源时：当蓄能器作动力源时，蓄能器储存和释放的压力油容量和皮囊中气体体积的变化量相等，根据上述气体方程可求得蓄能器的容积，即：等温计算，n=1，其中V0—所需蓄能器容积；V—蓄能器的工作容积；2.2）蓄能器用作容积补偿时：把蓄能器作为管道容积补偿是在等温状态下进行计算的，蓄能器容积受管道容积，温差，流体及管道膨胀系数的影响。
其中VT—管道容积；θ2—最大温度；θ1—最小温度；β—流体体积膨胀系数；α—管道线性膨胀系数；2.3）蓄能器用作吸收冲击时：流量快速增大或减小引起的压力快速增大，即水锤现象，其最大超压受管路长度，液体流量、密度及关闭阀门时间的影响。
其中Q—管路内流量；L—管路总长度；γ—液体的比重；v—液体流速；△P—容许的超压；t—减速时间；。
蓄能器的计算
3.蓄能器得计算３、1、状态参数得定义P0=预充压力P１=最低工作压力P2=最高工作压力V０=有效气体容量V１=在P１时得气体容量V2＝在P2时得气体容量ｔ0＝预充气体温度t mｉｎ=最低工作温度tｍax=最高工作温度①皮囊内预先充有氮气,油阀就是关闭得,以防止皮囊脱离。
②达到最低工作压力时皮囊与单向阀之间应保留少量油液（约为蓄能器公称容量得10％)，以便皮囊不在每次膨胀过程中撞击阀，因为这样会引起皮囊损坏。
③蓄能器处于最高工作压力。
最低工作压力与最高工作压力时得容量变化量相当于有效得油液量。
△V＝V1-V23.2.预充压力得选择贺德克公司得皮囊式蓄能器允许容量利用率为实际气体容量得75%。
因此预充氮气压力与最高工作压力间得比例限于１：４,另外预充压力不得超过最低系统压力得９0%.遵照这种规定可保证较长得皮囊使用寿命。
其它压缩比可采用特别得措施达到。
为了充分地利用蓄能器得容量，建议使用下列数值：蓄能：Ｐ0,tmax=0、9×Ｐ1吸收冲击：P0，tｍax=0、６÷0、9×P m（P m=在自由通流时得平均工作压力）吸收脉动：Ｐ0,tmaｘ=0、６×Ｐｍ（P m＝平均工作压力）或P0＝０、8×P1（在多种工作压力时），tmax３.２.1 预充压力得极限值P0≤０、9×P1允许得压缩比为P2:P0≤４：1此外，贺德克公司低压蓄能器还需注意：ＳB35型：P0maｘ=20 baｒSＢ３5Ｈ型:P０ｍaｘ=１0 bar3。
2.2 对温度影响得考虑:为了即使在相当高得工作温度下仍保持所推荐得预充压力，冷态蓄能器得充气与检验Ｐ0须作如下选择：ｃｈａｒgeP0，to= P0,tmaｘ×t0=预充气体温度（℃）t max=最高工作温度（℃)为了在计算蓄能器时考虑温度影响,在ｔmin最低工作温度时得P0须做如下选择：P0，tmｉｎ= P0，tｍａx×3.3蓄能器计算公式一个蓄能器内得压缩与膨胀过程应遵循气体状态多变得规律。
工程机械液压蓄能器的合理选用
工程机械液压蓄能器的合理选用蓄能器是一种存储和释放液体压力能的装置。
它贮存多余的压力油液，在系统需要时再重新释放出来供给系统，以保护系统安全，并改善系统的工作性能。
正确使用蓄能器可以有效提高液压系统工作性能，为此本文介绍一些蓄能器选型、安装、维护等方面知识。
1.选型原则(1) 适应功能需求蓄能器若用于吸收冲击和消除脉动，选用气囊式和隔膜式蓄能器效果较好。
而活塞式蓄能器反应灵敏性差，不宜用于吸收冲击和消除脉动。
(2) 适应介质特点活塞式蓄能器对油液的清洁度要求较高，若不能充分保证油液清洁，最好选择气囊式蓄能器和隔膜式蓄能器。
以水为介质的系统，应选择气囊式蓄能器或隔膜式蓄能器，因为水易携带较多杂质，润滑性差，且会腐蚀活塞镀层。
(3) 适于应用场合气囊式蓄能器的失效是瞬间失效，活塞式蓄能器的失效是逐渐失效，所以应根据不同的应用场合来选择不同形式的蓄能器。
工程机械的转向和制动系统宜配装活塞式蓄能器，而不宜选用气囊式蓄能器，这是因为气囊式蓄能器若瞬间失效会造成严重事故。
(4) 响应时间适宜要求响应时间<25 ms的应用场合，应选用气囊式或隔膜式蓄能器。
要求响应时间≥25 ms 的场合，选用气囊式、隔膜式或活塞式蓄能器均可。
(5) 循环频率适宜循环频率高的系统宜选用气囊式或隔膜式蓄能器，而不宜选择活塞式蓄能器，这是因过高的循环频率会导致活塞运动不稳、活塞密封损坏。
(6) 充气压力适宜应该根据蓄能在液压系统中的不同作用，选择充气压力适宜的蓄能器。
当蓄能器用作吸收系统产生的脉动时，充气压力一般取工作压力平均值的60%;当其用于吸收系统产生的压力冲击时，充气压力应不小于正常工作压力;当其用于辅助动力源时，充气压力一般按最低工作压力的80%～90%选取，且应超过最高工作压力25%。
2.安装安装前应对蓄能器进行如下检查：产品是否与选择的相同，充气阀是否牢固，以及进油阀进、出口是否堵好等。
蓄能器应安装在检查、维修方便的地方，并远离热源。
轧机液压压下系统蓄能器的选型计算
10.3969/j.issn.1673-3355.2019.01.011
轧机液压压下系统蓄能器的选型计算
张宇彤 1
摘要： 以 某 1450 mm 热 连轧 机 粗轧液压压 下系统为例，通过对 各位置蓄能器的 选型计算 及仿真， 分析液压压 下系 统中蓄能器的作用，介绍相关参数的选取方法。 关键词： 液压压下 系 统； HGC；蓄 能 器；选 型 计算；仿真 中图分类号： TH137.8 文献标识码：A 文章编号： 1673-3355 （2019） 01-0011-06
Selection Calculation of Accumulators of Hydraulic Screw-Down System of Rolling Mills Zhang Yutong
Abstract: Functions of accumulators in hydraulic screw -down system are analyzed and selection methods of relevant parameters are introduced after selection calculation and simulation of accumulators in each position with the hydraulic screw-down system of certain 1450mm hot strip mill as an example. Key words: Hydraulic screw-down system； HGC；Accumulator；Selection calculation；Simulation
（6） （7）
2 蓄能器在液压压下系统中的应用
蓄能器的选型、使用维修说明
蓄能器的选型、使⽤维修说明⼀、液压蓄能器选型步骤1 明确蓄能器的主要功能以上3个主要功能的选择，⽆论选择的是哪⼀项，蓄能器在实现该项功能的同时，也可能对另2项功能有⼀定程度的作⽤。
2 依据主要功能对⼝计算蓄能器的容积和⼯作压⼒2．1 作辅助动⼒源V—所需蓄能器的容积（m3）p 0—充⽓压⼒Pa，按0.9p1＞p＞0.25 p2充⽓Vx—蓄能器的⼯作容积（m3）p1—系统最低压⼒（Pa）p2—系统最⾼压⼒（Pa）n—指数；等温时取n=1；绝热时取n=1.4 2．2吸收泵的脉动A—缸的有效⾯积（m2）L—柱塞⾏程（m）k—与泵的类型有关的系数：泵的类型系数k单缸单作⽤ 0.60单缸双作⽤ 0.25双缸单作⽤ 0.25双缸双作⽤ 0.15三缸单作⽤ 0.13三缸双作⽤ 0.06p—充⽓压⼒，按系统⼯作压⼒的60%充⽓2．3吸收冲击m—管路中液体的总质量（kg）υ—管中流速（m/s）—充⽓压⼒（Pa），按系统⼯作压⼒的90%充⽓p注：1.充⽓压⼒按应⽤场合选⽤。
2.蓄能器⼯作循环在3min以上时，按等温条件计算，其余均按绝热条件计算。
⼆、蓄能器故障的分析与排除1 蓄能器常见故障的排除以NXQ型⽪囊式蓄能器为例说明蓄能器的故障现象及排除⽅法，其他类型的蓄能器可参考进⾏。
1．1 ⽪囊式蓄能器压⼒下降严重，经常需要补⽓⽪囊式蓄能器，⽪囊的充⽓阀为单向阀的形式，靠密封锥⾯密封（见图1-8）。
当蓄能器在⼯作过程中受到振动时，有可能使阀芯松动，使密封锥⾯1不密合，导致漏⽓。
阀芯锥⾯上拉有沟糟，或者锥⾯上粘有污物，均可能导致漏⽓。
此时可在充⽓阀的密封盖4内垫⼊厚3mm左右的硬橡胶垫圈5，以及采取修磨密封锥⾯使之密合等措施，另外，如果出现阀芯上端螺母3松脱，或者弹簧2折断或漏装的情况，有可能使⽪囊内氮⽓顷刻泄完。
1.2 ⽪囊使⽤寿命短其影响因素有⽪囊质量，使⽤的⼯作介质与⽪囊材质的相容性；或者有污物混⼊；选⽤的蓄能器公称容量不合适（油⼝流速不能超过7m/s）；油温太⾼或过低；作储能⽤时，往复频率是否超过1次/10s，超过则寿命开始下降，若超过1次/3s，则寿命急剧下降；安装是否良好，配管设计是否合理等。
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蓄能器在系统中的应用、选型、计算
高压蓄能器在高压EH油系统中是如何发挥作用的?什么时候发挥作用?
高压蓄能器主要是平衡管路油压波动。
具体分析一个特殊例子：当系统的多数油动机快速开启时（比如汽轮机开始冲转，2个中压调节门同时开启，或者2900转时的阀切换，6个高调门同时开启），系统油压必然快速下降，此时油泵来不及做出反映，蓄能器在设计上位置不仅靠近油动机并且能比油泵更加迅速的向系统补充油液，避免系统油压下降到
9.7MPA时造成保护动作而停机。
蓄能器的重要性在高压EH油系统中举足轻重。
流体实际上是不可压缩的，不能储存能量，因而液压蓄能器利用气体（氮气）可压缩性来储存流体。
蓄能器实质上是一个储存压力流体的腔室，靠气体的可压缩性将不可压缩的流体能量得以储存，以备做有用功。
上述的流体与液压回路相联结，当系统压力升高，流体压缩气体而进入蓄能器；当系统压力降低，压缩气体膨胀，并迫使流体流回液压回路。
蓄能器的典型应用：流体储存，紧急能源，吸收脉动，涌流控制，噪声衰减，车辆减震，容积补偿，压力补偿，渗漏补偿，热胀吸收，力学平衡，增加流量。
储蓄液压能：
（1）对于间歇负荷，能减少液压泵的传动功率当液压缸需要较多油量时，蓄能器与液压泵同时供油；当液压缸不工作时，液压泵给蓄能器充油，达到一定压力后液压泵停止运转。
（2）在瞬间提供大量压力油。
（3）紧急操作：在液压装置发生故障和停电时，作为应急的动力源。
（4）保持系统压力：补充液压系统的漏油，或用于液压泵长时期停止运转而要保持恒压的设备上。
（5）驱动二次回路：机械在由于调整检修等原因而使主回路停止时，可以使用蓄能器的液压能来驱动二次回路。
（6）稳定压力：在闭锁回路中，由于油温升高而使液体膨胀，产生高压可使用蓄能器吸收，对容积变化而使油量减少时，也能起补偿作用。
缓和冲击及消除脉动：
（1）吸收液压泵的压力脉动。
（2）缓和冲击：如缓和阀在迅速关闭和变换方向时所引起的水锤现象。
注：
1.缓和冲击的蓄能器，应选用惯性小的蓄能器，如气囊式蓄能器、弹簧式畜能器等。
2.缓和冲击的蓄能器，一般尽可能安装在靠近发生冲击的地方，并垂直安装，油口向下。
如实在受位置限制，垂直安装不可能时，再水平安装。
3 .在管路上安装蓄能器，必须用支板或支架将蓄能器固紧，以免发生事故。
4.蓄能器应安装在远离热源地地方。
水泥厂立式辊磨中蓄能器的选择案例
磨辊的油缸压力在运行中的变化曲线。
当蓄能器太小，设定正常压力Pn太大时，则液压弹簧系统很硬，这时磨辊随着料层厚度变化使液压系统压力变化幅度很大。
为很好地发挥蓄能器缓冲振动作用，蓄能器要选得足够大，与液压油缸相连管道应有足够的断面，而且蓄能器应尽量靠近油缸。
蓄能器选得小，产生较大振动。
一般认为在磨辊加压的接杆上测得振动速度在1～5mm/s内较为合适，以此为标准来选择蓄能器。
还建议蓄能器氮气充气压力：Po=0．9×pmin
式中：Pmin一液压系统最小压力，MPa；液压系统压力变化值△P=Pmax—_Pmin=25％Pn ；Pn一正常工作压力，MPa。
蓄能器的容量计算
作辅助动力源
V0—所需蓄能器的容积（m3）
p0—充气压力Pa，按0.9p1＞p0＞0.25 p2充气
V x—蓄能器的工作容积（m3）
p1—系统最低压力（Pa）
p2—系统最高压力（Pa）
n—指数；等温时取n=1；绝热时取n=1.4
吸收泵的脉动
A—缸的有效面积（m2）
L—柱塞行程（m）
k—与泵的类型有关的系数：
泵的类型系数k
单缸单作用 0.60
单缸双作用 0.25
双缸单作用 0.25
双缸双作用 0.15
三缸单作用 0.13
三缸双作用 0.06
p0—充气压力，按系统工作压力的60%充气
吸收冲击
m—管路中液体的总质量（kg）
υ—管中流速（m/s）
p0—充气压力（Pa），按系统工作压力的90%充气
注：
1.充气压力按应用场合选用。
2.蓄能器工作循环在3min以上时，按等温条件计算，其余均按绝热条件计算。