Содержание

Как выбрать гидроаккумулятор для систем водоснабжения 2016

Содержание

  1. Назначение устройства
  2. О видах гидроаккумуляторов
  3. Основные параметры выбора
  4. Каким производителям можно доверять?

 

1. Назначение устройства

В автономных системах водоснабжения частных домов, коттеджей и дач главным рабочим узлом является насос. Он начинает качать воду из скважины, как только возникает необходимость ее использования – например, когда открывают кран на кухне, принимают душ или включают стиральную машинку. А теперь представьте, как часто придется насосу включаться, если вы то открываете, то закрываете кран. Несомненно, такая эксплуатация уменьшает ресурс насоса и других компонентов системы. Снизить количество включений помогает специальное устройство – гидроаккумулятор, который встраивается в систему водоснабжения. Что он собой представляет и как работает? Представим это наглядно.

Принцип работы мембранного гидроаккумулятора

На рисунке заполненный бак находится слева: вода в корпусе занимает большую часть пространства. Жидкость из него будет расходоваться. Справа показан процесс заполнения водой мембраны: большую часть бака занимает воздух. Процесс проходит при закрытых кранах водоразборных точек.

Рабочий цикл гидроаккумулятора можно описать следующим образом. Насос качает воду и подает ее внутрь корпуса, а именно в мембрану, которая по мере заполнения жидкостью растягивается и вытесняет воздух, занимая все большую часть внутреннего пространства. Когда вы открываете кран, вода под действием сжатого воздуха, давящего на мембрану сверху, начинает выходить из гидроаккумулятора и поступать к точке водоразбора. Насос при этом не включается. Таким образом, накопленный запас воды способствует сокращению количества включений водяного насоса и увеличению его ресурса. Применение этого накопительного устройства имеет и другие преимущества.

  • Удается поддерживать постоянное давление воды в системе
  • Снижается вероятность гидроударов
  • Нормализуются силы и нагрузки в системе
  • Увеличивается срок службы компонентов системы водоснабжения
  • Обеспечивается запас воды на случай отключения насоса из-за отсутствия питания
  • На 50% снижается потребление электроэнергии, затрачиваемой на работу насоса

Если вы планируете монтаж автономной системы водоснабжения, сразу задумайтесь о выборе гидроаккумулятора. Он нужен для стабильной и безотказной работы водопровода. К тому же его покупка рациональна с точки зрения экономии. Давайте разберемся, какие бывают модели.

 

2. О видах гидроаккумуляторов

Модели различаются по типу установки. Выбор следует делать исходя из того, к какому насосу вы покупаете устройство.

Горизонтальный корпус подходит для поверхностного насоса – предусмотрена площадка для его крепления на баке. Такой способ установки позволяет сэкономить место в подсобном помещении, где находится оборудование.

Вертикальный корпус подойдет как для поверхностного, так и для погружного насоса. Необязательно насос размещать рядом с гидроаккумулятором. Бак может быть установлен даже в тесном помещении.

Независимо от типа установки все гидроаккумуляторы имеют опорные ножки, которые придают конструкции устойчивость. Для надежной фиксации на основании в ножках предусмотрены крепежные отверстия. Когда вы определитесь с типом устройства, можно переходить к рассмотрению главных рабочих характеристик.

 

3. Основные параметры выбора

Объем бака определяет количество воды, которое способен накапливать и хранить гидроаккумулятор. При выборе подходящего варианта важно учесть суммарное потребление воды и задачу, которую будет выполнять оборудование: накапливать большой запас воды, который нужен вам, либо просто сократить количество включений насоса при частом пользовании сантехническими приборами и бытовой техникой. Существует формула, по которой можно максимально точно определить необходимый объем. Подробнее об этом вы можете прочитать в статье «Алгоритм подбора гидроаккумулятора: просто о сложном». Мы же приведем рекомендации, которые дают производители по подбору моделей в зависимости от типа установки и мощности насоса. Итак, для поверхностных насосов мощностью до 1 кВт подойдет горизонтальная модель на 24 л. Если мощность превышает 1 кВт, следует отдать предпочтение баку на 50 л. Для погружных насосов мощностью в 0,5 кВт подойдет гидроаккумулятор на 24 л, до 1 кВт – на 50 л, до 1,5 кВт – 100 л.

Рабочее давление устройства должно быть на 0,1 – 0,5 бар меньше значения, при котором включается автоматика насоса. Допустим, если насос запускается при показателе в 1,6 бар, то внутри бака должно быть значение 1,3 – 1,5 бар. Это будет минимальным значением, при котором работает гидроаккумулятор. Важно обратить внимание на максимальное давление, которое является безопасным для устройства. Его величина может достигать 8 – 10 бар.

 

4. Каким производителям можно доверять?

При выборе гидроаккумулятора следует отдать предпочтение моделям известных фирм, выпускающих насосное оборудование. А лучше купить устройство и водяной насос одного производителя – это гарантирует их оптимальную совместимость.

Одним из авторитетных производителей является Джилекс. Компания начала свою деятельность в 1993 году. Производит оборудование, адаптированное к эксплуатации в российских условиях. В ассортименте представлены баки стандартного объема – на 24, 50 и 100 л, а также увеличенного – до 750 л. У большинства изделий фланец выполнен из оцинкованной стали, но есть модели с пластиковым фланцевым соединением (в маркировке на это указывает буква П). Последний вариант является наиболее устойчивым к коррозии. Используется специальный высокотехнологичный инженерный армлен, который по прочностным характеристикам не уступает стали и при этом не подвержен ржавлению. К гидроаккумуляторам Джилекс предлагает запасные мембраны – так решается вопрос с заменой расходных материалов по мере износа.

Еще один уважаемый производитель на российском рынке – Беламос. Имеет опыт работы более 20 лет и предлагает надежные, качественные изделия для автономной системы водоснабжения. Объем этих гидроаккумуляторов достигает 300 л. Баки выполняются из стали толщиной в 0,8 – 1 мм, что делает их особо прочными. Технология производства исключает внутренние сварочные швы, что снижает риск повреждения мембраны. Сама мембрана выполняется из бутиловой резины, которая в отличие от обычной не трескается и не гниет. Ну а если все-таки с течением времени мембрана повредится, можно легко заменить ее на новую, так как Беламос выпускает расходные материалы.

Если вы уже готовы выбрать гидроаккумулятор для системы водоснабжения вашего дома, делайте заказ на нашем сайте. Остались вопросы? Вы можете обратиться к менеджеру, который проконсультирует вас и поможет подобрать подходящий товар.

Расчет гидроаккумулятора для водоснабжения: чем плох большой гидроаккумулятор?

Данный прибор – обязательный элемент любой полноценной системы водоснабжения, что подразумевает, в первую очередь, неизменность напора и создание некоторого запаса «живительной влаги». О выборе гидроаккумуляторов написано немало статей. В частности, в этой рассказывается об их разновидностях и особенностях моделей. Нюанс в том, что результаты вычислений требуемого объема, как правило, не совпадают с емкостями имеющихся в продаже приборов. Естественно, покупатель берет изделие с большим показателем. Какое превышение можно считать допустимым? Имеет ли значение размер в плане габаритнее – лучше?

Именно так многие и рассуждают, подразумевая, что раз речь идет, в том числе, и о создании на случай форс-мажора запасов воды, то предпочтительнее крупные гидроаккумуляторы; лишь бы вписались в общее оформление помещения для установки. Это мнение ошибочно. В этом несложно убедиться, если систематизировать все минусы такого выбора.

  • Сложность в подборе места для размещения. Большие баки устанавливаются на полу, следовательно, они «съедают» часть полезной площади.
  • Выше стоимость как самого гидроаккумулятора, так и сменного элемента (мембраны).
  • Застой воды. С практической точки зрения фактор, наверное, самый определяющий нецелесообразность сильного превышения оптимального размера. Если жидкость в баке не станет регулярно освежаться, то специфическим запахом гнили, тины пропитается буквально все. Это касается не только труб и мест их присоединения (ванны, раковины, сливные бачки и так далее). От бытовых приборов, специфика работы которых предполагает подключение к магистрали водоснабжения (машинки посудомоечные и стиральные, водонагреватели) также будет исходить соответствующее амбре. И избавить дом от таких «ароматов» довольно проблематично.

Более того. Затхлая вода, где бы она ни находилась, потенциальный источник различной заразы. Так что, кроме денег, потраченных на приобретение слишком уж большого гидроаккумулятора, появятся и сопутствующие расходы – на препараты, услуги мастеров, а то и замену отдельных комплектующих технических устройств.

Следовательно, с выбором ГА «с запасом» (по объему) не так все просто.

Общие рекомендации по расчету оптимальной вместимости гидроаккумулятора подробно изложены на этой странице.

Что учесть

  • Тип насоса и его модификацию. Главный критерий выбора гидробака – рекомендованное производителем количество включений перекачивающего устройства в час. При установке в систему насоса с «плавным пуском» объем ГА (то есть его размеры) можно даже уменьшить. Но здесь нужны грамотные инженерные расчеты.
  • Размер не является истинным показателем емкости гидроаккумулятора. Его реальная вместимость – на уровне (в среднем) 35±5%. Это и есть полезный объем. Именно данная характеристика отсутствует в сопроводительной документации, в рекламных проспектах, на шильде прибора. К тому же ее численная величина зависит и от настройки реле давления. Самостоятельно разобраться со всеми нюансами выбора по этому параметру довольно сложно.

Вывод

Утверждение о том, что чем больше ГА, тем лучше – не более чем миф, изрядно раздуваемый заинтересованными сторонами (отдельными производителями, дилерами, менеджерами). Все упирается в деньги, то есть в высокую стоимость габаритных гидроаккумуляторов. А на вопрос, имеет ли значение их размер, ответ дан, и вполне исчерпывающий. Поэтому не нужно слишком уж прислушиваться к навязчивым рекомендациям продавцов или сторонних советчиков из числа «профессиональных знатоков». Именно по этой характеристике – размеру – консультация специалиста лишней точно не будет.

Жителям московского региона в выборе оптимальной модели гидроаккумулятора готова помочь «АЛЬФАТЭП». Компания уже много лет занимается не только продажей различных ГА, но и их установкой по месту, подключением к системе водопровода и настройкой приборов. Достаточно позвонить на номер телефона 8 (495) 109-00-95, и квалифицированные сотрудники дадут предельно четкую консультацию по вопросам, связанным как с самим гидроаккумулятором, так и со всей системой автономного водоснабжения. При заключении договора с компанией ее специалисты сами доставят изделие по адресу, указанному клиентом, и произведут весь комплекс необходимых мероприятий со сдачей «под ключ».

Как рассчитать объем гидроаккумулятора для дома

Для систем водоснабжения вопрос о том, как подобрать объем гидроаккумулятора, может стать непростым, особенно из-за игнорирования некоторых особенностей эксплуатации. Если считать эту накопительную емкость всего лишь резервуаром для запасов воды, то можно столкнуться с серьезными проблемами, в том числе и с выходом из строя некоторого оборудования и прежде всего насоса.

Гидроаккумулятор и его роль в системе водоснабжения дома

Гидроаккумуляторы для систем водоснабжения могут отличаться между собой:

  • материалом, из которого они изготовлены;
  • способом установки: вертикально или горизонтально;
  • конструктивно: мембранные и баллонные.
Но основным отличием является их объем и именно этот параметр является ключевым при выборе. А вот как правильно его определить – вопрос достаточно сложный и часто требующий помощи специалистов.

Но прежде чем рассчитать объем гидроаккумулятора, следует разобраться с основными эксплуатационными функциями этого прибора. Итак, экспанзомат, как по-другому называют эту накопительную емкость, служит для:

  • создания условий для поддержания постоянного давления в системе;
  • сокращения циклов работы насоса за единицу времени;
  • профилактики опасных ситуаций, связанных с угрозой гидроударов в системе;
  • компенсации водопотребления в пиковые периоды, то есть тогда когда водоразбор в доме идет из максимального количества точек;
  • создания резервного запаса воды в случае перебоев с ее поступлением в систему.

Для автономной системы последний пункт становиться актуальным, как правило, в одном случае – при отключении электроэнергии и, естественно, остановки работы насоса. Но все остальные факторы являются основными и при расчетах они принимаются в первую очередь.

И особенно важно учитывать количество включений насоса: за 1 час он не должен превышать 15-20 циклов, максимум составляет 30 включений/выключений. Но при этом за 1 минуту запусков не может быть более одного. Пренебрежение этим критерием при выборе объема приведет в поломке насоса и выходу системы из строя, но для оборудования с плавным пуском этот фактор не столь критичен, но все же следует соблюдать общие требования к работе данного прибора.

Как рассчитать объем аккумулятора для системы водоснабжения частного дома

Отправными для расчета того, какой должен быть объем гидроаккумулятора для водоснабжения являются следующие показатели:

  • число постоянно проживающих в доме людей;
  • количество водоразборных точек;
  • усредненные показатели расхода воды за определенный промежуток времени;
  • пиковые показатели расхода воды;
  • уровень давления в системе;
  • максимально допустимое число циклов работы насоса за 1 час.
В среднем можно использовать следующие значения: для дома с количеством проживающих не более четырех и с числом точек водоразбора не больше трех, вполне подойдет бак на 24 л, но при увеличении этих показателей хотя бы на одну единицу – смело можно изучать характеристики установок на 50 л.

В тех случаях, когда гидроаккумулятор перестал справляться со своими функциями по разным причинам: увеличения количества точек водоразбора, падения давления и т.д., найти решение проблемы достаточно легко, даже без замены бака, а установкой еще одной емкости. В этом случае, технические показатели обеих установок просто арифметически суммируются и полностью соответствуют установкам с аналогичными показателями. Широкий выбор гидроаккумуляторов для системы водоснабжения в интернет-магазине «Alfatep».

Для расчетов существуют и специальные формулы, но все же этот этап работы лучше доверить профессионалам, сообщив им параметры системы и свои пожелания об объеме необходимого резерва. Конечно, при определенном усердии, с расчетами можно справиться и самостоятельно, но значительно удобнее позвонить в любой из филиалов нашей компании «Alfatep» или воспользоваться сервисом обратной связи на сайте интернет-магазина для получения нужной информации.

Такой возможностью не должны пренебрегать владельцы загородных домов с автономными системами водоснабжения, так как в этом случае легко можно ошибиться в расчетах, что впоследствии скажется на эксплуатации всей системы и качестве работы используемого оборудования. Для владельцев небольших дачных домиков наша компания «Alfatep» готова предложить широкий выбор моделей гидроаккумуляторов объемом до 24 л, которого вполне достаточно для полноценной работы на таких объектах.

В нашей компании широкий выбор гидроаккумуляторов для автономных систем водоснабжения от разных производителей. Все они выполнены из экологически безопасных материалов и могут использоваться для питьевой воды. Поэтому для любого объекта системы водоснабжения наши специалисты легко подберут самый оптимальный вариант.

Для наших покупателей мы дополнительно предлагаем две услуги: доставку оборудования на объект и его монтаж, который производится высококвалифицированными специалистами.

Какой тип гидроаккумулятора водоснабжения выбрать?

Бывают гидроаккумуляторы вертикальные acr и горизонтальные. Название полностью характеризует способ их установки. Какой из них выбрать, если габариты Вашего помещения позволяют использовать оба типа.

Выбор гидроаккумулятора

Подбор гидроаккумулятора зависит от многих факторов. Здесь мы рекомендовали бы обратить внимание на метод удаления скапливающегося воздуха внутри резиновой мембраны. Дело в том, что в системах водоснабжения в воде всегда находится растворенный воздух. Со временем при работе системы этот воздух выделяется из воды и скапливается в различных местах, образуя воздушные пробки. Одним из таких мест является полость А гидроаккумулятора. Для удаления этого воздуха, а также воздушных пробок, возникающих при монтаже и ремонте системы, в конструкции больших гидроаккумуляторов (100 и более литров) предусмотрен дополнительный ниппель, через который периодически стравливается скопившийся в системе воздух. При использовании вертикального гидроаккумулятора емкостью более 100 литров воздух скапливается в верхней части и может быть удален с помощью этого воздухоотделительного клапана.

В гидроаккумуляторах для водоснабжения горизонтального типа удаление воздуха можно сделать с помощью дополнительного участка трубопровода, состоящего из выводного воздушного ниппеля, шарового крана и слива в канализацию. При этом стравливать скопившийся воздух следует периодически раз в месяц. Гидроаккумуляторы маленьких объемов не оснащены воздухоотделительным ниппелем. Поэтому выбор гидроаккумулятора осуществляется исключительно удобностью компоновки в Вашем помещении. Удаление скопившегося в них воздуха осуществляется периодическим полным опораживанием. Для этого в схеме трубопровода можно предусмотреть дополнительный шаровой кран. Кроме того, удалить воздух из систем с небольшим гидроаккумулятором можно просто путем переодического (раз в неделю) отключения электропитания установки и стравливания скопившегося воздуха через кран умывальника или душа или другой точки водоразбора, наиболее близко расположенной к гидроаккумулятору. Однако для большей эффективности эту процедуру следует повторить несколько раз. То есть выключить электропитание насоса, открыть кран холодной воды, полностью слить воду, закрыть кран и включить электропитание насоса. И так два или три раза подряд.

Как подобрать размер гидроаккумулятора водоснабжения?

Правильный подбор гидроаккумуляторов для систем индивидуального водоснабжения достаточно сложен. Существует большое количество исходных данных, которые необходимо учитывать. Кроме традиционных душа и крана на кухне, современные дома могут быть оснащены ванной, биде, канализацией, стиральной машиной и другим оборудованием, для работы которого необходима вода. Помимо оборудования различным может быть количество людей, находящихся в доме. Это объективные факторы, но при выборе размеров гидроаккумулятора приходится учитывать еще и субъективные факторы. Например, сколько раз в час можно включать насос и заполнять гидроаккумулятор? Что случиться, если сразу несколько человек будут пользоваться водой? Что будет, если в это время работает стиральная машина?

Отметим, что до настоящего времени, по нашему мнению, никаких методик выбора объема гидроаккумуляторов в России не было. Во-первых, потому что в России не было индивидуальных систем водоснабжения. Во-вторых, слишком разные требования у людей к таким системам. Мы предлагаем Вам методику подбора объема гидроаккумулятора, в основу которой положен международный метод расчета UNI 9182.

Начнем с того, что если у Вас в доме только кран для воды, душ и кран для полива, то ничего считать не надо. Вам нужна стандартная установка водоснабжения с размером гидроаккумулятором 24 литра. Смело покупайте ее. Она оптимальна в тех случаях, когда число постоянно проживающих людей в доме до четырех человек. Даже если Вам потребуется в перспективе увеличить число точек разбора воды, то можно будет просто купить отдельно и установить в любую точку системы еще один гидроаккумулятор объемом 24 литра.

Если у Вас дом без канализации, но с количеством точек разбора воды более трех, то в любых случаях Вам достаточно объема гидроаккумулятора в 50 литров.

Методика же расчета объема гидроаккумулятора предназначена для индивидуальных домов, оснащенных канализацией (септиком), с ваннами и другим оборудованием, потребляющим значительное количество воды.

1. Определите суммарный коэффициент потребления воды Су. Для этого составьте перечень точек разбора в Вашем доме и укажите количество каждого вида оборудования.

2. Заполните таблицу 1. Ее вторая колонка представляет собой таблицу коэффициентов частоты использования каждого вида оборудования (Сx). В третьей колонке укажите количество устройств каждого вида оборудования в Вашем доме (n). В правой колонке таблицы умножьте значение Сх на n. Просуммируйте значения этой колонки. Вы получите суммарный коэффициент потребления воды Вашего дома.

Таблица 1. Определение суммарного коэффициента потребления Су

Вид оборудования

Коэффициент использования Сх

Количество каждого вида n

Произведение Сх х n

Туалет

3

 

 

Душ

2

 

 

Ванная

2

 

 

Кран в раковине

6

 

 

Биде

1

 

 

Кран в кухне

2

 

 

Стиральная машина

2

 

 

Машина для мытья посуды

2

 

 

Кран для полива

2

 

 

Суммарный коэффициент Су равен = _______

3. В зависимости от полученного значения суммарного коэффициента Су определите значение максимального расхода воды, необходимого для Вашего дома. Эти значения представлены в таблице 2.

Cy

4

6

8

10

12

14

16

18

20

25

30

35

Qmax л/мин

12

18

24

30

36

40,8

46,8

51

55,8

67,8

78

87,6

Например, если у Вас в доме туалет, душ, кран в раковине, кран на кухне (каждого устройства по одному), то Ваш коэффициент потребления равен Су= 3+2+6+2=13. Ближайшее значение Су в таблице равно 12, следовательно, Вам для нормального функционирования системы водоснабжения дома необходимо обеспечить максимальный расход около 36 литров в минуту.

4. Для определения объема гидроаккумулятора надо решить, сколько раз в час (а) допускается включение гидроаккумулятора при максимальной интенсивности потребления. Нормальным считается 10-15 раз в час. Требуется также назначить пороги срабатывания реле давления станции водоснабжения (Рmin и Рmax). Нижний порог Рmin для двухэтажных домов обычно равен 1,5 бар, а верхний порог Рmax – 3 бар.

Расчет давления воздуха в гидроаккумуляторе

Какое первоначальное давление воздуха должно быть в гидроаккумуляторе? Если Вы установили гидроаккумулятор в подвале, то его минимальное значение легко подсчитать. Надо взять высоту в метрах от подвала до верхней точки Вашей системы водоснабжения. Например, для двухэтажного дома это 6-7 метров, трехэтажного – около 10 метров, потом прибавить к этому значению 6 и разделить на 10. Вы получите необходимое значение в атмосферах. Например, для двухэтажного дома 7 + 6 = 13 / 10 = 1,3 атмосферы. Это минимальное значение давления воздуха в гидроаккумуляторе. В противном случае вода из него не будет поступать на второй этаж Вашего дома. Однако завышать эти значения не следует, иначе в гидроаккумуляторе просто не будет воды. Обычно завод-изготовитель сам устанавливает давление воздуха в размере 1,5 атм., но может случиться так, что давление воздуха в купленном Вами гидроаккумуляторе будет другое. Следует первоначально проверить его обыкновенным манометром, подсоединив его к ниппелю гидроаккумулятора и при необходимости увеличить его с помощью автомобильного насоса.

Рекомендации по назначению порогов срабатывания реле давления систем водоснабжения индивидуального дома

Разница порогов срабатывания Рmax – Рmin определяет величину объема воды, выдаваемого гидроаккумулятором. Чем больше эта разница, тем более эффективней работа гидроаккумулятора, но мембрана в этом случае нагружается сильнее и может разорваться.

Значение Рmin (давление включения насоса) определяется исходя из значения гидростатического давления (высоты воды) в системе водоснабжения Вашего дома. Например, если высота труб в Вашей системе равна 10 метрам, то тогда давление водного столба будет равно 10 метрам, что равно давлению 1 бар.

Каким должно быть минимальное значение давления Рmin? Давление воздуха в камере противодавления гидроаккумулятора должно быть равно гидростатическому, то есть в нашем случае 1 бар. Нижний порог срабатывания Рmin тогда должен быть несколько больше (на 0,1 бара) давления воздуха в гидроаккумуляторе.

Однако нам надо, чтобы система работала устойчиво. Наиболее критичной, с точки зрения стабильности работы, является наиболее высокая точка разбора (например кран или душ на верхнем этаже). Кран работает нормально, если перепад давления в нем не менее 0,5 бара.

Следовательно, давление должно быть 0,5 бара плюс значение гидростатического давления этой точки. Таким образом, минимальное значение давления газа в гидроаккумуляторе равно 0,5 бара плюс значение приведенного гидростатического давления в точке расположения гидроаккумулятора (расстояние по высоте между верхней точкой разбора и точкой расположения гидроаккумулятора). В нашем случае, если гидроаккумулятор расположен в низшей точке системы водоснабжения, то минимальное значение газа в нем следует назначить 1 бар + 0,5 бара = 1,5 бара, а порог срабатывания (включения) насоса Рmin = 1,5 + 0,1 = 1,6 бара. Если гидроаккумулятор расположен в верхней точке, а датчик давления в нижней точке системы, то давление газа в гидроаккумуляторе следует назначить 0,5 бара, а порог включения насоса Рmin = 1,6 бара.

При назначении верхнего порога срабатывания системы автоматического водоснабжения необходимо учитывать несколько моментов, в первую очередь напорную характеристику насоса. Значение напора, создаваемого насосом в метрах водяного столба, разделенное на 10, покажет максимальное значение давления.

Однако необходимо учитывать:

  • в характеристиках насоса указаны максимальные параметры без учета гидравлических сопротивлений трубопроводов;
  • напряжение в электрической сети часто не соответствует номинальному 220 В;
  • при максимальных значениях напора расход насоса минимален и Ваша система будет заполняться очень долго.

При длительной эксплуатации характеристики насоса уменьшаются.

Расчёт объёма бака-гидроаккумулятора при подаче воды в сеть водоснабжения | Архив С.О.К. | 2020

Баки-гидроаккумуляторы (гидропневматические баки, гидробаки, мембранные баки и т. п.) широко используются в небольших системах водоснабжения, как на первом, так и на втором подъёмах. На первом подъёме бак-гидроаккумулятор выполняет обычно функцию сглаживания гидравлических ударов при пуске и остановке насоса (как правило, это погружной насос водозаборной скважины). Особенности работы гидроаккумулятора для такого случая рассматривались в [1].

На втором подъёме гидроаккумулятор является по сути напорно-регулирующей ёмкостью, позволяющей создать некоторый объём воды под давлением. За счёт этого объёма обеспечиваются небольшие расходы воды, что особенно важно при значительной неравномерности водопотребления. Также обеспечивается компенсация утечек воды, возникающих вследствие неплотностей в трубопроводах и водопроводном оборудовании, без включения подающего насоса возможно более продолжительное время. Баки могут устанавливаться и на «прямоточных» схемах водоснабжения, когда погружной насос скважины подаёт воду непосредственно водопотребителям — с системой очистки воды или без неё.

Подбор бака-гидроаккумулятора сводится к расчёту его объёма. Сложность этой задачи заключается в учёте сочетания одновременного изменения объёма и давления газа (воздуха) и воды в герметично закрытом от атмосферы корпусе бака. Если даже говорится, что расчё- том определяется частота включения насоса, в любом случае речь идёт именно об определении того резервного, буферного рабочего объёма, который может использоваться, как уже было сказано, для компенсации небольших расходов воды (разумеется, сугубо ограниченное время) и утечек из системы водоснабжения.

Далее приведены несколько формул для расчёта объёма гидробака (они же были приведены и в [1]):

W = qhr sp.i/(4n), (1)

где qhr sp.i — часовой расход воды, подаваемой насосом; n — допустимое число включений насосной установки в час, для установок с гидропневматическим баком n = 6–10;

 

где Qmax — максимальный расход воды, л/мин.; pmax — максимальное давление, при котором насос отключается; pmin — минимальное давление, при котором насос включается; p0 — давление газа в гидроаккумуляторе; К — коэффициент, зависящий от мощности насоса; а — количество пусков системы в час.

Нетрудно заметить, что формула (1) избыточно упрощена — в ней даже не учитывается давление воды и воздуха. В формулы (2) и (3) входят значения верхнего pmax и нижнего pmin уровней давления воды в системе, давления воздуха внутри гидробака. При этом сложно оценить, на каких положениях основаны указанные формулы. Неясно, например, что означают коэффициенты 16,5 и К.

В частности, согласно пояснениям к уравнению (3), значение К тем больше, чем больше мощность подающего насоса: от К = 0,25 при мощности насоса 0,75–1,50 кВт до К = 0,875 при мощности 6,71–9,0 кВт. Можно признать логичным, что с ростом мощности насоса увеличивается и требуемый объём гидробака, но опять же неясно, на чем основана данная зависимость. По сути, формулы (2) и (3) в большей степени эмпирические.

Выражения (2) и (3) объединяет также то, что значения давления воды в них представлены в степени «1″, что предполагает протекание в воздушной подушке гидробака изотермического процесса, при котором теплообмен с окружающей средой при изменении объёма и давления происходит достаточно быстро, а температура остаётся практически постоянной.

Однако бак-гидроаккумулятор в силу своей конструкции является достаточно замкнутой системой, где получение теплоты извне и её отдача во внешнюю среду весьма затруднены, что позволяет считать его работу более близкой к другому газовому процессу — адиабатическому, при котором система практически не обменивается теплотой с окружающим пространством. Уравнение адиабатического процесса записывается как:

pWk = const,

(4) где k — показатель адиабаты, для сухого воздуха k = 1,4.

В сети Интернет можно встретить [2] следующее уравнение для расчёта объёма гидробака W на основе адиабатического процесса:

 

где p0 — давление газа; p1 — нижний уровень давления воды; p2 — верхний уровень давления воды; ΔW — объём аккумулируемой воды.

По мнению автора, выражение (5) достаточно адекватно описывает работу бака-гидроаккумулятора, но нуждается в некоторых поправках и разъяснениях. Например, что значит «объём аккумулируемой воды»? Или что понимать под объёмом гидробака W — полный объём бака, включая объём, заполненный воздухом, либо только объём, занятый водой? Возможно, именно вследствие не вполне понятных величин ΔW и W уравнение (5) и не нашло широкого распространения. Следовательно, прежде всего необходимо составить расчётную схему бака-гидроаккумулятора (рис. 1).

Как правило, давление газа (воздуха) в баке доводится до уровня 1,5–2 атм (чем больше объём бака, тем больше и устанавливаемое давление воздуха). Обозначим его pг0 — исходное давление газа (воздуха). Соответственно, и воздух при созданном изначально давлении pг0 займёт объём Wг0. Изначальные давление и объём воды обозначим как pв0 и Wв0. Поскольку давление отделённых друг от друга эластичной мембраной воздуха и воды в баке в любом случае одинаково, то pг0 = pв0 (далее будем именовать его как p0). В свою очередь, общий объём гидробака составит W = Wг0 + Wв0.

Здесь необходимо отметить, что соотношение Wг0 и Wв0 зависит от конструкции бака, которая задаётся производителем. По имеющимся у автора данным (со слов одного из производителей баков) оно составляет 1:1, то есть по 50% воды и воздуха, хотя, разумеется, оно может быть и другим у иных торговых марок. Отношение объёма воздуха (газа) в баке Wг0 при давлении p0 к общему объёму W обозначим как kб = Wг0/W. В рассматриваемом случае kб = 0,5.

Итак, при давлении воды в системе около 1,5 атм (или несколько ином случае, если в гидроаккумулятор накачано не равное 1,5 атм давление воздуха) вода будет занимать 50% объёма (либо несколько другое, что зависит от производителя данной модели бака).

Если верхний уровень давления p2 в системе, при котором, как правило, автоматика отключает подающий насос, задан выше давления pг0 = pв0 = p0 (в нашем случае 1,5 атм), то, согласно (4), соотношение объёмов Wг0 и Wг2 будет:

p0Wг01,4 = p2Wг21,4. (6)

Верхнее давление p2 относится, разумеется, и к воде, и к воздуху. Объём газа в баке составит Wг2 = W — Wв2, тогда:

 

где Wв2 — объём воды в баке при верхнем уровне давления p2.

Как правило, объём Wв2 больше, чем Wв0. Разница объёмов Wв2 и Wв0 составит ΔW2 = Wв2 — Wв0. Условно назовём объём ΔW2 «верхним». Тогда из (7) получаем:

 

Нижний уровень давления p1 в системе, при котором, как правило, автоматика включает подающий насос, соотносится с давлением p0 как

p0Wг01,4 = p1Wг11,4. (9)

Точно так же, как верхний уровень, нижний уровень давления p1 относится и к воде, и к воздуху. Объём газа в баке составит Wг1 = W — Wв1, тогда:

 

где Wв1 — объём воды в баке при нижнем уровне давления p1.

Предположим, что объём Wв1 меньше, чем Wв0 (хотя вполне возможна обратная ситуация). Разница объёмов Wв0 и Wв1 составит ΔW1 = Wв0 — Wв1. Условно назовём объём ΔW1 «нижним».

Тогда из (10) получаем:

 

Разумеется, в зависимости от условий давление p1 может быть больше или меньше p0 — тогда и объём Wв1 будет соответственно больше или меньше Wв0. Аналогично можно сказать и о соотношении p2 и p0.

Объём ΔW, который можно назвать рабочим объёмом гидробака, складывается из «верхнего» и «нижнего» объёмов:

ΔW = ΔW2 + ΔW1, тогда:

 

Отсюда

 

Таким образом, рабочий объём гидробака ΔW для данной модели и типоразмера прямо зависит от предварительно накаченного в бак давления p0, верхнего и нижнего уровней давления воды p2 и p1.

Как известно, подавляющее большинство насосов имеет ограниченное допустимое количество пусков в час. При расчётном расходе в системе водоснабжения Q (о котором речь пойдёт ниже) и допустимом количестве пусков насоса n требуемый запасной объём воды должен быть не менее nQ.

Приравняв nQ к ΔW, получим:

 

Уравнения (14) и (14а) связывают, таким образом, все основные показатели работы системы водоснабжения с бакомгидроаккумулятором:

  •  конструктивную особенность бака, которая выражается коэффициентом kб, учитывающим отношение объёма газа (воздуха) к полному объёму бака при равенстве изначально накаченного давления воздуха в баке p0 и давления воды в системе pг0;
  • давление воздуха p0, изначально созданное в баке;
  • верхний p2 и нижний p1 уровни давления воды в системе;
  • рабочий объём бака ΔW; ? общий объём бака W;
  • допустимое количество пусков насоса в час n;
  • расчётный расход Q.

Выражения (14) и (14а) не учитывают сопротивление самой резиновой мембраны, которая обычно изготавливается из различных видов резины или EPDM.

Учёт данного параметра весьма затруднён вследствие значительного изменения модуля упругости резины или каучука при деформации. Оценить влияние мембраны возможно, по-видимому, с помощью поправочного коэффициента, определяемого путём натурных наблюдений за работой бака-гидроаккумулятора. При этом более или менее адекватно должен быть описан основной процесс работы гидроаккумулятора, который, по мнению автора, наиболее близок к адиабатическому газовому процессу.

Если провести оценку объёма бакагидроаккумулятора, исходя из выражений (2), (3), (14) и (14а), то возникает вопрос: в какой размерности следует подставлять значение расхода воды (вопроса относительно размерности давления не возникает, так как во всех указанных выражениях величины р делятся друг на друга)? Можно принять размерность для расхода воды в л/мин., как рекомендуется в пояснениях к формулам (2) и (3), рассмотрев получающиеся значения W на примере. Исходные данные для примерного расчёта приведены в табл. 1.

Примем изначально накаченное в бак давление воздуха равным р0 = 1,5 атм. Расчётный расход Qmax примем равным 5 м³/ч, что соответствует 1,4 л/с или 83,3 л/ мин., что является, в общем, небольшим расходом воды.

Значения давления рmax (p2) и pmin (p1) рассмотрим по трём вариантам:

1. рmax (p2) > p0, рmin (p1) < p0;

2. рmax (p2) > p0, рmin (p1) > p0;

3. рmax (p2) < p0, рmin (p1) < p0.

Результаты расчётов объёма бака-гидроаккумулятора, согласно (2), (3) и (14а) приведены в табл. 2.

Столь большой разброс полученных значений объёма бака-гидроаккумулятора указывает, очевидно, на несовершенство расчётной модели. Это несовершенство, как можно предположить, связано с тем, какие расходы воды следует подставлять в расчётные формулы, а также с тем, какие технологические задачи вообще решаются с помощью бака-гидроаккумулятора. На первый взгляд ответ очевиден: бак-гидроаккумулятор предназначен для снижения количества пусков подающего насоса.

Однако при каких ситуациях необходимость снижения количества пусков насоса наиболее актуальна? Маловероятно, чтобы такая необходимость наблюдалась в период наибольшего водопотребления, когда подающие насосы работают почти постоянно и с максимальной частотой вращения двигателей, если речь идёт об агрегатах с частотными преобразователями. Наоборот, если водопотребление незначительное, бак-гидроаккумулятор становится весьма полезным, ведь самые малые объёмы воды, забранной из водопровода потребителем, могут резко снизить давление в трубопроводной системе, чем вызвать автоматическое включение подающего насоса. То же самое можно сказать и об утечках из труб, которые аналогичным образом снижают давление в системе и вызывают автоматическое включение насосных агрегатов. Следовательно, перед выбором типоразмера бака-гидроаккумулятора нужно определить, какой расчётный расход будет данный бак компенсировать, и каков располагаемый рабочий объём бака ΔW будет при заданных значениях p0, р2 и р1.

При этом типовой ряд баков-гидроаккумуляторов не так уж велик. Например, у известной торговой марки Zilmet представлены баки объёмом 24, 35, 50, 60, 80, 100, 200, 300, 500, 750, 1000, 1500, 2000, 3000, 4000 и 5000 л.

В нормативных документах [3–5] показаны расчёты максимального секундного, максимального, среднего, минимального часового расходов. Примечательно, что в более новом СП 30.13330 в отличие от СНиП 2.04.01–85* отсутствует расчёт максимального секундного расхода в зависимости от вероятности действия сантехнических приборов, что, разумеется, говорит не в пользу нормативных документов, принятых в постсоветское время.

Покажем возможный порядок расчё- та системы водоснабжения с баком-гидроаккумулятором на примере. Например, в посёлке проживает 300 человек, норма водопотребления при централизованном горячем водоснабжении составляет 250 л/ сут. на человека. Среднесуточный расход, следовательно, составляет 75 м³/сут. Коэффициент максимальной суточной неравномерности Кmax.сут, согласно [5], примем 1,2; максимальный суточный расход будет Qmax.сут = 90 м³/сут. Коэффициент минимальной часовой неравномерности Кч.min определяется как произведение коэффициента αmin, учитывающего степень благоустройства зданий (αmin = 1,3), и коэффициента βmin, учитывающего число жителей в населённом пункте (βmin = 0,03). Тогда средний часовой расход составит Qср.ч = 3,75 м³/сут., минимальный часовой расход — 0,146 м³/ч = 0,041 л/с.

Предположим, что для системы водоснабжения указанного посёлка предусмотрены верхний уровень давления р2 = 2,7 атм., нижний уровень давления р1 = 2,2 атм. Тогда, согласно выражению (14), при давлении р0 = 1,5 атм рабочий объём ΔW для бака объёмом 100 л составит 5,2 л, для бака 300 л — 15,5 л, для бака 500 л — 25,9 л и т. д. Следовательно, время сработки объёма ΔW при минимальном расходе 0,041 л/с (при переводе из 0,146 м³/ч) составит 127 с (2,1 мин.), 378 с (6,3 мин.) и 632 с (10,5 мин.).

Разумеется, представленный расчёт времени сработки рабочего объёма ΔW носит приблизительный характер, потому что, во-первых, в расчёте не учтено влияние сопротивления мембраны; во-вторых, расчётный расход (в данном случае минимальный часовой, выраженный в л/с) не может быть неизменным продолжительное время. Кроме того, следует признать, что у автора не было возможности проверить, насколько точно работает выражение (14) в реальных условиях. Возможно, проверка данной формулы будет темой какой-либо исследовательской работы. Постановка опыта представляется несложной: необходимо зафиксировать изменение (снижение) давления на манометре гидробака и отслеживать по показаниям водомера объём воды, выталкиваемой из бака-гидроаккумулятора в трубопроводную систему.

Нужно сказать, что такое устройство, как бак-гидроаккумулятор, необходимо при довольно простой автоматизации без частотного преобразователя для электродвигателя насоса с использованием реле давления, которое просто включает насос при падении давления до нижнего уровня (давление р1) и отключает при росте давления до верхнего уровня (давление р2). Понятно, что без гидроаккумулятора падение давления от р2 до р1 произойдёт намного быстрее, чем без бака.

При использовании частотного преобразователя явная необходимость применения бака-гидроаккумулятора неочевидна, так как есть возможность вовсе не выключать подающий насос. Для этого в шкафу управления с частотным преобразователем следует установить так называемый «спящий» режим, когда требуемое максимальное давление при отсутствии водопотребления поддерживается минимально возможной для данного типа насоса частотой тока электродвигателя, например, 17–20 Гц. Однако такое решение, несомненно, связано с повышенным расходом электроэнергии.

Возможен и другой вариант, позволяющий снизить количество пусков насоса при одновременном использовании частотного преобразователя и бакагидроаккумулятора: с помощью шкафа управления можно увеличить время задержки выключения подающего насоса при достижении требуемого максимального давления и частоты тока 50 Гц. В результате за данный промежуток времени давление поднимается несколько выше установленного верхнего уровня р2, что создаёт определённый запас давления и объёма воды, который будет срабатываться при последующем водопотреблении или за счёт утечек.

На практике встречаются примеры, когда несколько баков-гидроаккумуляторов присоединяют к одному трубопроводу, образуя своеобразную «батарею» из баков, ради увеличения общего регулирующего объёма.

По аналогии с баком-гидроаккумулятором применение таких вроде бы морально устаревших сооружений, как водонапорные башни, вполне может быть оправдано даже при использовании частотного преобразователя для погружного скважного насоса. Вполне возможно, что при использовании водонапорных башен экономия электроэнергии будет значительней, чем при использовании баков-гидроаккумуляторов. Но подтвердить данное предположение могут только практические исследования.

Выводы

1. Общей формулой для расчёта объёма баков-гидроаккумуляторов для небольших насосных станций второго подъёма и прямоточных схем водоснабжения может, по мнению автора, служить следующее выражение:

 

основанное на уравнении адиабатического газового процесса. Правомерность данного уравнения необходимо проверить практическими исследованиями.

2. Для адекватного подбора бака-гидроаккумулятора необходимо определиться с расчётным расходом, который будет компенсироваться рабочим объёмом бака ΔW. Рабочий объём бака ΔW определяется общим объёмом бака W, его конструктивными особенностями, давлением воздуха р0, изначально накаченным в бак, верхним р2 и нижним р1 уровнями давления воды в системе.

3. Баки-гидроаккумуляторы для насосных станций второго подъёма и прямоточных схем, как правило, требуются в небольших системах водоснабжения с подающими насосами без частотного регулирования.

А Вы знаете зачем нужен гидроаккумулятор в системе водоснабжения, устройство и принцип действия, расчет нужного объема.

Если вы попали на эту страницу, то скорее всего, Вы ищите какой гидроаккумулятор выбрать для системы водоснабжения своего частного дома.  Если это так, тогда усаживайтесь поудобней и мы вместе разберемся в этом вопросе.

Для удобства понимания темы мы разделили её на несколько разделов:

Для начала давайте разбираться, зачем нужен расширительный бак мембранного типа: в первую очередь, чтобы сгладить гидравлические удары во время включения насоса.

Гидравлический удар — это мгновенный скачок давления в трубе при резком изменении скорости движения потока воды.

Во вторую очередь, совместно с системой автоматики, позволяет поддерживать постоянное давление в системе водоснабжения дома.

И в третьих, гидробак может быть использован для накопления запаса воды, что особенно важно для низкодебитных скважин во время пикового разбора воды, когда мы одновременно и стираем, и моем, и ходим в туалет. И мощности скважины не хватает для обеспечения такого расхода воды, для это и служит гидроаккумулятор, вода будет расходоваться из него, а потом он медленно будет подпитываться из скважины, например, ночью.

Какой цвет выбрать: красный или синий?

Расширительные баки бывают синего и красного цвета, синие — это гидроаккумуляторы, а красные — расширительные баки для систем отопления.  Красные, по внутреннему устройству чуть-чуть отличаются от синих.

Виды и размеры гидроаккумуляторов

Гидроаккумуляторы изготавливают вертикального и горизонтального вида. Все зависит от места установки гидробака.

Бывают разных размеров, размер мембранного бака обуславливается — мощностью двигателя и мощностью скважины. Чем скважина мощнее, тем гидроаккумулятор меньшего размера можно купить.

Из чего он сделан?

Гидроаккумулятор из нержавеющей стали

Баки мембранные для систем водоснабжения состоят: из корпуса — выполнен из высокотехнологичного сплава и покрыт эмалью. Но есть и более дорогие варианты — гидроаккумулятор из нержавеющей стали. Внутри корпуса находится резиновая мембрана, представляет собой резиновый мешок, которая тоже бывает разного качества.

При покупке расширительного бака рекомендуем проверить мембрану на запах, так как бывают экземпляры со стойким запахом резины. А чай с запахом резины наверно никому не нравится 🙂

Просите продавца разобрать корпус, чтобы оценить качество мембраны!

В бак ещё вкручивается ниппель, а в более дорогих моделях присутствует манометр.

Устройство гидроаккумулятора для водоснабжения

 

Принцип работы гидроаккумулятора.

Через ниппель между корпусом и мембраной закачан воздух. Когда включается скважинный насос, вода поступает внутрь мембраны и заполняет ее до определенного давления, которое регулируется автоматикой и насос отключается. Когда мы открываем кран, чтобы помыть руки, например, сжатый воздух между баком и мембраной начинает выдавливать воду из мембраны, тем самым создается давление в системе водоснабжения дома. Когда давление падает до критического уровня, автоматика снова включает насос и заполняет гидроаккумулятор.

Какие бывают объемы накопительного бака?

При выборе расширительного бака для водоснабжения следует знать, что при рабочем давлении в гидроаккумуляторе, когда отключился насос, в нем находится всего 40% воды от его полного объема. Т.е. если бак на 100 литров, то воды в нем будет всего 40 литров.

Самые покупаемые модели находятся в интервале от 20 до 500 литров.

Какой объем гидроаккумулятора выбрать?

Давайте поговорим какой же объем гидроаккумулятора выбрать, который подойдет именно Вам. Для этого есть специальная формула, по которой можно рассчитать необходимый объем бака.

где:

  • Amax — расчетный максимальный расход воды (литр/мин)
  • К — коэффициент выбирается в зависимости от электрической мощности насоса, см. таблицу
Мощность насоса, кВт0,55-1,52,2-3,04,0-5,57,5-9,0
Коэффициент К0,250,3750,6250,875
  • Pmax —давление выключения насоса, бар
  • Pmin — давление включения насоса, бар
  • Pвозд. — давление в воздушной полости гидробака, бар

Для примера, возьмем системы водоснабжения построенную на насосе Водолей БЦПЭ 0,5-50 со следующими данными:

Pmax = 3,0 бар

Pmin = 1,7 бар

Pвозд. = 1,5 бар

Аmax = 2,1 м3/ч (35 л/мин)

K = 0,25 (из таблицы выше, т.к. мощность насоса равна 970 Вт)

Из расчета по формуле получаем значение V = 29,1 литра

 

Ближайший по объему бак равный 35 литров, выбираем его для покупки.

Профилактика и ремонт.

Вообще гидроаккумуляторы стоит проверять каждые полгода. А проверять следует: мембрану, не порвалась ли она и давление воздуха между мембраной и баком.

Следует помнить, неисправный гидробак не выполняет функцию защиты от гидроударов. А когда гидроудар происходит, то происходит затопление всего помещения, где установлена система водоснабжения.

Проверит давление воздуха в баке можно манометром, который установлен на автомобильном насосе, подключаем его к ниппелю бака, так же как к колесу автомобиля.  Но перед этим необходимо слить всю воду из бака, отключить насос от электропитания, а затем уже производить замеры и при необходимости создавать нужное давление.

Давление воздуха в гидроаккумуляторе должно быть на 10 % ниже чем давление, при котором включается насос. Например, если насос включается при давлении воды 1,6 бар, то давление воздуха в баке должно быть 1,4 бар. При таком давлении воздуха гарантируется минимальный остаток воды в расширительном баке.

Когда следует проводить проверку давления воздуха в гидробаке. Если вы используете систему водоснабжения только в теплый период, то давление следует проверить перед началом сезона. А если система используется круглогодично, то давление следует проверять 2-3 раза в год.

Мембрана для гидроаккумулятора

Ремонт очень простой: откручивается крышка на баке, извлекается поврежденная резиновая мембрана, устанавливается новая мембрана и все собирается в обратном порядке. После чего автомобильным насосом или компрессором, создать давление в полости между баком и мембраной.

Подбор гидроаккумулятора для водоснабжения — как правильно выбрать нужный объем


Почему нужно уметь подбирать гидробак?

Гидроаккумулятор для систем водоснабжения выполняет две важные функции:

  • поддержку постоянного давления в водопроводе;
  • защиту насоса от слишком частых включений и выключений.

Его схема устройство довольно простая – есть металлический бак, который разделен на две части каучуковой мембраной. В самой мембране находится вода, а необходимое давление создается воздухом, который закачивается во вторую часть бака.

Таким образом, при использовании воды в точках потребления, погружному насосу не приходится включаться каждый раз, когда открывается кран. Ведь в груше есть определенный запас воды под давлением, достаточным для нормальной работы водопровода. А насос будет включаться только тогда, когда этот объем упадет до установленного минимума.

При этом нужно учитывать, что максимальное допустимое число включений насоса – 20-30 раз в час. А оптимальное – 15-20 раз. Поэтому, нужно заранее знать, как выбрать гидроаккумулятор для водопровода, чтобы не допустить ошибок.

Принципы работы, устройство и преимущественные стороны гидробака в системах водоснабжения

Из чего состоит гидробак

Агрегат в разрезе с описанием ключевых элементов

  • Корпус устройства чаще всего выполнен из обычной стали. Существуют образцы из нержавеющей стали. Они более долговечны, но встречаются реже, по причине высокой стоимости;

Образцы, выполненные из нержавеющей стали

  • Резиновая мембрана. Она изготовлена из эластичного материала, что обеспечивает длительную эксплуатацию;
  • Рабочее давление контролируется через золотник, при помощи обычного машинного насоса и манометра;
  • В корпусе установлен фильтр грубой очистки, помимо отдельного фильтра, вмонтированного в контур.

Так же в группу аккумуляторного оборудования входит реле давления – это автоматический датчик запуска и отключения насосного агрегата.

Реле давления

Плюсами пневматического оборудования являются:

  • Простота конструкции;
  • Возможность замены мембраны;
  • Несложное подключение к насосной станции;
  • Компактные размеры;
  • Малый вес;
  • Доступная цена

Кратко опишем работу водяного аккумулятора

При потреблении воды на любой точке водозабора реле давления включает насосный агрегат. Вода, попадая в гидробак, растягивает мембрану. Далее, при закрытии крана, насос продолжает работать. Мембрана, растягиваясь, повышает рабочее давление агрегата. Когда давление повысится до максимального значения, реле давления отключает насосную установку.

Схема работы гидроаккумулятора



Подбор объема гидроаккумулятора

Одна из самых главных характеристик гидроаккумуляторов – это его объем. На рынке существует масса вариантов, от моделей объемом до 20 литров и до тех, емкость которых превышает 1000 литров. Но, на рынке наиболее популярны такие модели:

Также пользуется популярностью гидроаккумулятор 100 литров – такая емкость оптимальна для средней семьи.

Вообще, существует несколько формул, воспользовавшись которыми можно рассчитать объем гидроаккумулятора. Однако есть определенная статистика по использованию этих устройств. Опираясь на нее, также можно сделать правильный выбор.

Тем более, все равно придется покупать бак стандартного объема. Например, гидроаккумулятор 80 литров или 100 литров.

Основные правила подбора:

  • емкость до 24 литров – используется, когда мощность насоса для скважины находится в пределах 2 м3час, а количество потребителей не превышает 3-х точек. Т.е. такой объем подходит для небольших дачных домиков, в которых проживает 1-2 человека;
  • объем 50 литров – понадобится при мощности насоса до 3,5 кубометров в час. При этом, допустимое количество точек потребления воды, увеличивается до 7-8 штук. Такие гидробаки подойдут для системы водоснабжения, обеспечивающих 2-3 человека, постоянно проживающих в одном доме;
  • если насос обладает производительностью свыше 5 кубометров, а количество потребителей в доме больше 8, то берется бак с емкостью от 100 литров.

Когда делается расчет объема гидроаккумулятора, важно понимать, что его основная задача не заключается в создании накопительного запаса питьевой воды. Таким образом, не нужно делать большой запас по объему. Обычно, хватает 10-15%, необходимых на случай непредвиденного увеличения потребления воды.

Кроме того, нужно учитывать такие правила:

  • при подборе емкости, считается общее число точек их одновременное потребление воды;
  • например, значение получилось около 30 литров;
  • нужно знать, что вода занимает примерно половину от объема гидробака.

Поэтому, можно выбирать устройство емкостью

60 литров. А если учесть небольшой запас, то оптимальным вариантом станет бак на 80 литров.

Нужен ли запас емкости?

Многие люди полагают, что одна из задач аккумулятора – это создание резерва воды. Однако это не так и функции устройства, абсолютно другие. Конечно, небольшой запас по емкости нужен – бывают случаи, когда потребление воды может увеличиться. К тому же, немного увеличенный объем положительно скажется на работе всего оборудования.

Однако, учитывая цену, переплачивать лишние деньги за дополнительную емкость не нужно. Для этих целей предназначены специальные пластиковые резервуары, которые встраиваются в систему водопровода.

Тем более, если в будущем планируется увеличение точек потребления – можно купить дополнительный гидробак. Их общий объем будет суммироваться. Например, если в системе установлено два устройства на 40 и 80 литров, то общая рабочая мощность получится 120 л.

Как выбрать гидроаккумулятор

Прежде всего, надо определиться для какой системы планируется использовать гидроаккумулятор.

  • Для прибора, который будет следить за подачей холодной воды, надо исходить из количества человек, проживающих в доме и по нормам расхода холодной и питьевой воды на одного человека приобрести подходящий гидроаккумулятор.
  • Агрегат, подающий горячую воду, также приобретается после расчета расхода горячей воды на одного человека в сутки.
  • Гидроаккумулятор, обеспечивающий бесперебойную работу отопительной системы, выбирается исходя из площади отапливаемых помещений. В зависимости от этого выбирается емкость гидробака.

Также необходимо учесть, что работа всего агрегата основана на использовании мембранной емкости, которая находится внутри гидробака.


Выбор гидроаккумулятора

Именно от ее живучести зависит срок службы всей системы. Для холодной воды лучше приобрести бак с мембраной из изобутированной резины, вода из которой безопасна для использования при приготовлении пищи.

Далее, делая выбор, нужно уделить внимание фланцу, который обеспечивает крепление системы подачи воды. Его качество влияет на срок работы гидроаккумулятора.


Фланец гидроаккумулятора

Чем качественнее фланец, тем дольше будет работать гидроаккумулятор. Изготавливается из оцинкованной стали, нержавейки или композиционной пластмассы.

Расчет оптимального объема гидробака

ГОСТа по объему гидробака не существует. Каждый выбирает емкость для использования воды индивидуально. Исходить надо из двух параметров.


Размеры гидробака

  1. Размер подсобного помещения, куда будет устанавливаться как минимум один гидробак. Для примера, размер бака на 100 литров – это бочка, стоящая вертикально, высотой около 850 мм, и диаметром 450 мм.
  2. Далее нужно просчитать потребляемое количество воды каждым членом семьи (примерно). Также, учесть расход воды при стирке, мойке посуды и других хозяйственных нуждах. В любом случае, даже если при расчетах была допущена ошибка, всегда можно заменить бак с увеличением его емкости.

Оптимальное давление

Чтобы ГА хорошо справлялся со своими задачами, в нем должно быть правильно выставлено давление. Вообще, расчет необходимой величины делается исходя из того, что на каждые 10 метров подъема, требуется 1 атмосфера. К тому же, еще одна атмосфера, обеспечивает нормальное давление в системе водопровода.

  • гидроаккумулятор установлен в подвале, а до самой верхней точки получается расстояние в 6 метров;
  • таким образом, 0.6 атмосфер потребуется для подъема воды и еще одна для работы;
  • т.е. рабочее значение будет составлять 1,6 атмосфер.

При установке необходимо сразу же проверить это значение, и если оно ниже нормы, то закачать в бак воздух. Также, нужно правильно настроить реле давления. Ведь от этого будет зависеть частота включения насоса и напор воды в системе.

Расчет давления в гидроаккумуляторе

Для того, чтобы оборудование эффективно работало и обеспечивало нужды жильцов дома, давление в гидробаке должно быть избыточным.

Чтобы вода поступала к верхней точке разбора, давление воздуха в цилиндре должно быть больше гидростатического, создаваемого столбом жидкости высотой от нижней до верхней точки водопотребления. Например, для двухэтажного здания эта величина равна Р мин = 0,7 бар (10 м =1 бар). Перепад высот в данном случае около 7 м.

Для устойчивой работы необходима разница в 0,5-0,6 бар между давлениями в нижней и верхней точками.

Таким образом, номинальное давление в гидроаккумуляторе Рном =0,6+0,7=1,3 бар

Заводские настройки предусматривают необходимое давление 1,5-2 бар, что является оптимальным для работы гидроаккумулятора. Для его контроля в устройство вмонтирован тонометр.


Тонометр необходим для контроля давления в гидробаке Источник armada52.ru

При отклонении параметра давления в меньшую сторону его можно скорректировать, накачав воздух автомобильным насосом, для чего в корпусе устройства предусмотрен ниппель.

Тип гидробака

На рынке существует два вида таких устройств:

Принципиальных различий в работе у них нет. Основная разница – в компоновке. Поэтому, в первую очередь, нужно ориентироваться на удобство размещения в помещении. Ведь нужно позаботиться не только о монтаже – в дальнейшем емкость нужно будет обслуживать, а значит, к ней должен быть удобный доступ.

Еще один момент – это сброс накопившегося воздуха. В моделях вертикального типа, предусматривается специальный клапан, расположенный в верхней части бака. А у горизонтальных, придется монтировать дополнительный кран.

Впрочем, главное убедиться, что на выбранной модели, вообще есть такая возможность. Ведь если, бак не предусматривает специальный вывод для сброса воздуха, накопившегося за время работы системы, удалить его можно будет только полностью слив всю воду с бака.

Виды гидробаков для воды: разделение по расположению и другим параметрам

Изложим этот раздел в табличной форме для удобства понимания:

РазделениеОбозначениеОсобенности
Тип расположенияГоризонтальныеОбъем таких резервуаров больше. Вертикальное расположение позволяет установку спускного клапана для воздуха сверху. Это облегчает обслуживание. Ограничением в установке служит только объем помещения.
ВертикальныеКомпактные варианты, для сброса воздуха в которых устанавливается кран. Недостаток в том, что у некоторых моделей для спуска воздуха приходится полностью сливать воду, что не экономично.
Накопление энергииПневмонакоплениеМембранные, балонные или поршневые. Проблема возникает при износе перегородки – требуется дорогостоящий и трудозатратный ремонт.
Баллон или грушаНаиболее популярны. При износе груша меняется на новую самостоятельно, без привлечения профессионалов.
Механический накопительГрузовые или пружинные. Работа основывается на кинетической энергии. Довольно объемны, работают автономно.

Популярные модели

На сегодняшнем рынке, присутствует множество различных моделей гидроаккумуляторов. Однако, среди них есть наиболее популярные устройства для частного дома.

НазваниеХарактеристикиСтоимость
АКВАБРАЙТ ГМ-80 В

Этот рейтинг носит ориентировочный характер и составлен на основе популярности среди потребителей.

На рынке есть из чего выбрать. При этом важно заранее понимать, какие характеристики должны быть у гидроаккумулятора. А самые главные из них – это объем, компоновка и встроенный клапан для сброса воздуха.

ГИДРОАККУМУЛЯТОРЫ применяются в различных системах водоснабжения. В данной статье рассмотренны методы подбора гидроаакумуляторов для индивидуальных систем водоснабжения. Гидроаккумулятор, гидробак или мембранный бак — необходимый элемент для закрытой, автаномнойсистемы водоснабжения в любом частном доме. Эти устройства предназначены для:

1.Аккумулирования воды и обеспечения требуемого и постоянного давления в системе водоснабжения; 2.Уменьшения частоты включения насоса, что способствует увеличению ресурса насоса; 3.Предотвращение системы от гидроударов, при внезапном отключении или включении насоса; 4.Поддержания резервного количества воды, в случае отключения электричества. В системах горячего водоснабжения гидроаккумуляторы применяются для компенсации температурных расширений.

Устройство и принцип работы гидроаккумулятора

Гидроаккумулятор представляет собой герметичную, металлическую емкость, внутри которой расположена эластичная мембрана , которая разделяет ёмкость на две части. В одной части находится закачанный под давлением инертный газ или воздух, а в другой – вода. Вода находится в водяной камере-мембране и не соприкасается с металлическим корпусом. Мембрана изготовлевается из крепкого резинового материала EPDM, соответствующего всем гигиеническим и санитарным нормам питьевой воды. В воздушной камере находится пневмоклапан (золотник) , регулирующий давления воздуха.

Вода подается в систему водоснабжения и гидроаккумулятор с помощью насоса. В результате давление в водопроводной сети возрастает. Когда оно достигает определенного, заранее установленного значения, система автоматического управления отключает насос и подача воды прекращается. При небольшом объеме забора воды, гидроаккумулятор отдаст этот объем, давление в системе понизится, но реле давления не включит насос. При заборе большего объема воды и достижения нижней отметки давления , выставленной на реле, насос включается и начинает качать воду, чтобы компенсировать ее расход. Гидроаккумуляторы могут быть вертикальной и горизонтальной конфигурации. Гидроаккумуляторы для водоснабжения и расширительные баки для системы горячего водоснабжения рассчитанны на температура до 80 град С и давление до 12Атм.

Выбор гидроаккумулятора

Какой тип гидроаккумулятора выбрать?

В зависимости от формы корпуса данное оборудование делится на два типа — гидроаккумулятор горизонтальный и вертикальный. Выбор формы бака осуществляется исходя из размеров помещения, где он будет установлен, руководствуясь в первую очередь, наличием свободного места в помещении. Если же свободное пространство позволяет установить любую из модификаций, а объем гидроаккумулятора превышает 100 литров, целесообразнее станет приобретение вертикальной модели. Дело в том, что в системах водоснабжения в воде всегда находится растворенный воздух. Со временем при работе системы этот воздух выделяется из воды и скапливается в различных местах, образуя воздушные пробки. Одним из таких мест является верхняя часть гидроаккумулятора внутри резиновой мембраны . В вертикальном гидроаккумуляторе площадь верхней части меньше, что облегчает процесс стравливания воздуха. Обычно это делается с помощью специального воздухоотделительного клапана . В гидроаккумуляторах горизонтального типа удаление воздуха можно сделать с помощью дополнительного участка трубопровода с вентелем. В гидроаккумуляторах не больших объемов, удаление скопившегося в них воздуха осуществляется путем переодического отключения электропитания насоса и стравливания скопившегося воздуха через водоразборную точку, наиболее близко расположенную к гидроаккумулятору.

Главные критерии выбора устройства для загородного дома


Подбор бака по типу установки выполняется с учетом размеров помещения, где он будет стоять. Приобретают аккумулятор, подходящий по габаритам для монтажа в выбранном месте. Не следует ставить его впритирку к стенкам и мебели – необходимо пространство для обслуживания и ремонта.

Рабочее давление прибора нужно установить на 0,1–0,5 атмосферы меньше показателя для автоматического запуска насосного оборудования. Например, насос включается при значении в 1,6 атмосферы. Давление в аккумуляторе должно составлять 1,3–1,5 атмосферы. Это минимальный показатель, при котором работает гидробак. Немаловажно учитывать и максимум давления, безопасный для накопителя. Его значение может доходить до 8–10 атмосфер.

Излишнее завышение уровня давления в гидробаках может привести к поломкам смесителей, бытовой техники, насоса. Показатель в 1,5 атмосферы рассчитан, основываясь на многочисленных технологических испытаниях.

Обращают внимание и на материал, из которого изготовлены накопители. Лучше выбирать резервуары из стали. Они более надежны, так как корпус из пластика может деформироваться. Диафрагма защитит металлические стенки от ржавчины. Но стальные устройства более сложные в установке, так как они много весят.

Материал «груши» различается стойкостью к высокой либо низкой температуре, сроком службы:

  • Резина из натурального каучука достаточно эластична, но при этом у нее низкая устойчивость к диффузии воды. Ее используют при температуре от 0 до 50 градусов тепла.
  • Искусственная резина из бутила не такая эластичная, но с большим сроком службы. Температурный диапазон от 10 градусов мороза до 100 градусов тепла.
  • Искусственная резина из этилен-пропилена по качеству и надежности превосходит первые виды.

Если в руководстве к гидравлическому аккумулятору указано, что установлена диафрагма из пищевой резины EPDM, ее срок службы достаточно долгий даже при интенсивном использовании устройства. Диапазон температурных режимов от 50 градусов мороза и 130 градусов тепла.

Необходимо учитывать конструктивные особенности установки мембраны. Она может быть встроенной и сменной. У последних вариантов есть преимущество, так как при разрыве диафрагмы она очень просто меняется. Деталь извлекают из гидравлического аккумулятора через фланцевое крепление на горловине бака. В процессе выполнения ремонтных работ накопителя с большим внутренним объемом следует заранее проверить наличие дополнительного крепления мембраны с другой от фланца стороны.

Гидроаккумуляторы для водоснабжения: виды, функции, правила выбора

Гидроаккумуляторы для водоснабжения

Открывая кран в загородном доме, хозяин редко задумывается, откуда берется вода. Конечно, всем известно, что источником живительной влаги в системе водоснабжения является колодец, и что вода из него поступает в дом с помощью гидронасоса. Но далеко не все помнят один из основных элементов системы.Между тем для бесперебойного водоснабжения и увеличения срока службы системы гидроаккумуляторы для водоснабжения просто необходимы.

Содержание

  • Функция гидроаккумуляторов в системе водоснабжения
  • Устройство и принцип работы гидроаккумуляторов
  • Типы гидроаккумуляторов: как сделать правильный выбор

Функция гидроаккумуляторов в системе водоснабжения

Гидравлический аккумулятор для систем водоснабжения, или напорный бак, предназначен для аккумулирования воды и поддержания давления, необходимого для нормального функционирования системы, а также действует как амортизатор для гидравлических ударов, возникающих в результате запуска насоса или открытие запорной арматуры.Именно такая конструкция отвечает за создание нужного давления для правильной работы водопровода.

Ни одна замкнутая система водоснабжения не обходится без гидроаккумулятора

Интересно: гидроудары страшны не только «плевками» из крана. Они могут существенно повредить не только элементы водопровода, но и сантехнику.

Конечно, использование аккумуляторов не является обязательным условием. В открытой системе, в основе которой лежит большой резервуар для воды, расположенный на некотором возвышении, в этом устройстве вообще нет необходимости.

А вот для дачного дома обычно применяется замкнутая схема водоснабжения с гидроаккумулятором. Это позволяет избежать большого количества проблем.

Важно: устройство значительно увеличивает срок службы насоса за счет уменьшения количества кратковременных запусков системы. Кроме того, установка гидроаккумулятора компенсирует расширение воды в трубах, что позволяет избежать возникновения избыточного давления.

Устройство и принцип действия гидроаккумуляторов

Напорный бак состоит из герметичного корпуса из металла и резиновой мембраны, аналогичной баллону, но отличающейся высокой прочностью.Все пространство между эластичной мембраной и телом заполнено безопасным для живых организмов инертным газом. Гидроаккумуляторы устанавливаются на трубопровод и присоединяются к нему посредством фланцевого соединения.

Аккумулятор для водопровода

Как работает напорный бак? Сначала вода попадает в эластичную мембрану и растягивает ее, в результате чего газ, находящийся между телом и мембраной, сжимается, увеличивая давление на мембрану.Именно благодаря эластичности эластичной мембраны и давлению газа в водопроводе поддерживается нужный уровень давления. При достижении необходимого давления внутри резинового бака насос будет отключен с помощью специального реле. Когда клапан открывается, давление падает, и насос снова включается.

Постоянная подача воды в гидроаккумулятор позволяет избежать кратковременных запусков насоса, ведущих к его быстрому износу. Как правило, объем резервуара давления выбираются таким образом, что она вмещает по меньшей мере, четверть максимального расхода воды минуты в доме.Конечно, за это время вы мало что сделаете, но ополоснуть руки или набрать кружку воды за пятнадцать секунд вполне возможно. К тому же ситуация, когда в доме есть максимальный забор воды, встречается крайне редко, поэтому запаса воды в гидроаккумуляторе может хватить даже на мытье посуды.

Типы гидроаккумуляторов: как сделать правильный выбор

Гидроаккумуляторы делятся на два типа:

Название типа устройства полностью соответствует способу установки.Выбор будет проще, если в помещении можно использовать только один вид, но если габариты помещения позволяют использовать как вертикальные, так и горизонтальные напорные баки, останавливаться на каком-либо одном очень сложно.

Вертикальный гидроаккумулятор для водоснабжения

В этом случае следует обратить внимание на то, как воздух удаляется из резиновой мембраны. Наверное, всем известно, что вода всегда содержит растворенный воздух, который со временем выделяется и образует воздушные пробки в разных местах водопровода.

Полость перепонки не исключение. Так, для стравливания этого воздуха на каждом гидроаккумуляторе для систем водоснабжения инструкция предусматривает наличие дополнительного штуцера.

Горизонтальный гидроаккумулятор для водоснабжения

Вертикальные гидроаккумуляторы накапливают воздух в своей верхней части и легко снимаются с помощью такого нехитрого приспособления, а в напорных баках горизонтального типа дополнительный участок водопровода, в том числе шаровой клапан, воздушный ниппель и слив в канализацию, обязателен.

Совет: стравливать воздух из гидроаккумулятора следует не реже одного раза в месяц.

Удаление воздуха актуально только для баков емкостью более 100 литров, выбор гидроаккумулятора меньшего размера ограничен только простотой установки модели. Воздушные пробки в небольших сосудах под давлением удаляются путем периодического полного опорожнения.

Совет: вы можете выпустить воздух из небольших аккумуляторов через кран для умывальника или любое другое место, но сначала вы должны полностью отключить питание устройства.Для достижения лучшего результата повторите эту процедуру несколько раз.

К сожалению, большинство импортных напорных резервуаров на практике оказываются абсолютно не адаптированными к особенностям наших систем водоснабжения. Поэтому такая техника очень быстро выходит из строя. Аккумуляторы для водоснабжения Джилекс выпускает российская компания, которая разработала отличное оборудование, идеально подходящее для бытовых условий. К тому же эти устройства имеют более низкую цену по сравнению с импортными аналогами.

Выбор специального аккумулятора

Внезапные удары и толчки — отличное развлечение, когда вы едете по бездорожью или катаетесь на американских горках. Но когда вы управляете оборудованием, вы хотите, чтобы оно работало так же плавно, как Cadillac, катящийся по межгосударственному шоссе. Внезапные изменения давления вызывают вибрацию, кавитацию и гидравлический удар и, как правило, снижают срок службы и надежность гидравлических систем.

Основная проблема с жидкостными системами под давлением заключается в том, что жидкости не сжимаются.Всегда будут изменения давления и расхода, вызванные такими вещами, как открытие и закрытие клапанов, ограничения в трубопроводе или действие поршневого или роторного насоса. Поскольку эти изменения давления не могут быть уравновешены изменением объема текучей среды, либо часть текучей среды превращается в газ, либо происходит разделение колонны, вызывающее кавитацию и / или энергетические удары по другим компонентам.

Решение состоит в том, чтобы ввести в систему сжимаемый элемент, например газ, который будет учитывать изменения расхода и давления.Ниже приводится краткое изложение некоторых вариантов поддержания равномерного давления и повышения надежности оборудования.

Демпферы пульсаций

В большинстве систем перекачки жидкостей основным источником пульсации является насос. Это относится как к гидравлическим системам движения, так и к насосам для впрыска химикатов. В случае любого типа поршневого насоса прямого вытеснения — будь то диафрагма, шестерня, поршень или лопасть — насос разбивает входной поток на серию дискретных объемов. Затем насос подает энергию к каждому из этих дискретных объемов, повышая его давление и затем выпуская его в общий поток высокого давления.

Хотя среднее давление и расход жидкости остаются относительно постоянными, они подвержены значительным колебаниям, особенно в области сразу после выхода насоса. Насос работает, забирая в камеру конечное количество жидкости, а затем быстро сжимая ее. Это действие создает синусоидальную картину давления и скорости жидкости, колеблющуюся около среднего давления и скорости системы.

Когда высокоскоростная жидкость под высоким давлением выходит из нагнетательного отверстия насоса, она создает волну сжатия.Эта волна проходит через жидкость со скоростью звука, пока не достигнет изгиба или сужения трубы. В этот момент соединение или ограничение поглощает часть энергии волны сжатия, а остальная часть отражается назад против потока, исходящего от насоса. Этот возвратно-поступательный удар волны сжатия снижает срок службы насоса и компонентов трубопровода.

Демпферы пульсаций — это устройства, прикрепленные к выходу насоса, которые смягчают колебания давления и объема насоса.Их можно прикрепить к тройнику на выходе из линии или расположить на одной линии. Доступны многочисленные конструкции, но основные элементы состоят из сферы, содержащей диафрагму, или цилиндра, содержащего баллон (рис. 5). В первом варианте диафрагма удерживается на месте двумя половинами сферы. Диафрагма разделяет внутреннюю часть сферы на две половины: одна содержит азот, а другая — перекачиваемую жидкость. Зарядный клапан и манометр подключаются к газовой стороне сферы, а жидкостная сторона подключается к водопроводу.Цилиндрическая конструкция аналогична по эксплуатации, но к заправочному клапану прикреплен баллон. Газ содержится внутри баллона, в то время как жидкость протекает между баллоном и баллоном.

5. Плавный оператор. Аккумулятор емкостью 5 галлонов используется для гашения колебаний давления и объема нагнетания насоса. Предоставлено: Fluid Energy Controls

В обоих случаях газовая сторона демпфера предварительно заполнена примерно до 80% минимально допустимого давления в системе, так что внутри демпфера всегда будет некоторое количество жидкости.При быстром повышении давления в жидкости, когда азот более сжимаем, чем гидравлическая жидкость, большая часть жидкости, превышающей средний поток в системе, попадает в демпфер пульсаций, а не создает волну сжатия. Точно так же во время хода поршня при низком давлении газ расширяется, выталкивая жидкость обратно из демпфера в систему, поддерживая средний расход и давление. Эластичность резины и сжимаемость газа работают вместе, чтобы устранить более 95% колебаний расхода и давления, тем самым продлевая срок службы оборудования.

Ограничители перенапряжения

Во-первых, поймите, что помпаж сильно отличается от пульсации. Последнее — это регулярное ускорение и замедление жидкости, обычно вызываемое циклическими действиями поршневого насоса. Хотя пульсацию можно решить, установив демпфер пульсаций подходящего размера на выходе насоса, помпаж менее предсказуем и может вызвать серьезные повреждения труб, клапанов, фитингов и насосов.

Гидравлические системы никогда не работают при постоянном давлении.Включение и отключение насосов, а также изменения температуры, потребления и уровня в резервуаре изменяют скорость потока и давление в системе в любой момент времени. Незначительное изменение давления, также называемое скачком давления, приводит к колебаниям давления жидкости в системе и может повредить трубы, клапаны и фитинги. Это колебание давления называется гидроударом.

С другой стороны, более сильный гидроудар возникает, когда происходит резкое изменение либо на входе, либо на выходе системы. Наиболее частыми причинами являются внезапное включение или выключение насосов или быстрое закрытие клапанов.Жидкости в жидком состоянии в основном несжимаемы. Это то, что позволяет вам создавать давление на одном конце трубопровода и достигать давления во всей системе.

Когда выпускной клапан внезапно закрывается, энергия, содержащаяся в потоке воды, сжимает воду, ближайшую к клапану. Подобно пружине, эта энергия затем меняет направление потока, посылая ударную волну со скоростью звука обратно вверх по потоку, пока она не ударится о препятствие, такое как сустав, другой закрытый клапан или рабочее колесо в насосе. Большая часть энергии этой ударной волны затем отражается от этого препятствия и возвращается, чтобы снова запустить клапан.Волна движется вперед и назад между препятствием и клапаном, пока трение окончательно не рассеет энергию.

Другая проблема может возникнуть, когда насос внезапно отключается, возможно, из-за отключения электроэнергии. Когда это происходит, в столбе текучей среды может внезапно падать давление, вызывая разделение в столбе текучей среды, при этом часть текучей среды становится паром. Когда давление снова увеличивается выше точки давления пара, сжатие парового кармана посылает ударную волну через систему.

Ограничители перенапряжения

похожи по конструкции на демпферы пульсаций, но рассчитаны на гораздо большие колебания давления и объема. Баллон предварительно заряжен до уровня ниже минимально допустимого давления в системе, поэтому внутри ограничителя перенапряжения всегда будет некоторое количество жидкости. Когда происходит скачок давления, большая часть жидкости под давлением выше среднего в системе течет в ограничитель перенапряжения и, следовательно, рассеивает волну сжатия. Когда происходит внезапное падение давления, газ расширяется, вытесняя жидкость из ограничителя перенапряжения, поэтому нет опасности вызвать разделение колонны.

Помимо размера, одно ключевое различие между демпфером пульсаций и ограничителем перенапряжения заключается в том, где они установлены. Гаситель пульсаций следует размещать как можно ближе к выпускному отверстию насоса. С другой стороны, ограничители перенапряжения потребуются в различных точках системы. Их можно установить на выходе насоса, чтобы предотвратить повреждение насоса в случае потери мощности. Другие могут быть установлены в критических точках трубопроводной сети, где могут возникнуть скачки давления, например, перед быстро закрывающимся клапаном.

Баллонные или диафрагменные гидроаккумуляторы

Хотя ограничители перенапряжения и гасители пульсаций предназначены для минимизации повреждений, вызванных повышением давления, гидроаккумуляторы предназначены для предотвращения падения давления. Обычное применение называется LOSA (аккумулятор системы смазочного масла), который обеспечивает временный источник масла в случае нарушения потока. Гидравлические аккумуляторы — это устройства хранения энергии, которые сглаживают пульсацию масляных насосов и обеспечивают кратковременное давление масла при отключении электроэнергии или при переключении между масляными насосами.Аккумуляторы также помогают поддерживать постоянное давление масла во время временных изменений спроса (Рисунок 6).

6. Дешевая страховка. Баллонный аккумулятор с пробкой и тарельчатой ​​конструкцией будет служить временным источником масла в случае нарушения потока. Предоставлено: Fluid Energy Controls

Аккумулятор, по сути, представляет собой сосуд высокого давления, в котором хранится масло и содержит механические средства поддержания давления при отключении насоса, что позволяет гасить колебания давления масла.

Аккумуляторы

различаются типом используемых механических средств, таких как пружина, сила тяжести и газовая нагрузка. Газонаполненные аккумуляторы используют сжатый газ для создания давления и бывают одного из двух типов: сепараторные и несепараторные. Аккумуляторы без сепаратора не имеют барьера между газом и жидкостью. Это простейшая конструкция, в которой можно хранить наибольшее количество масла. Однако из-за отсутствия барьера, отделяющего газ от нефти, газ может абсорбироваться текучей средой, особенно при высоких давлениях.Затем, когда давление падает, абсорбированный газ образует пузырьки в масле, вызывая губчатость в системе, которая может повредить насос из-за кавитации.

Баллонные аккумуляторы состоят из металлического цилиндра, в котором находится баллон под давлением. Они спроектированы в соответствии со стандартом 614 / ISO 10438 Американского нефтяного института, который распространяется на системы смазки, и Кодексом ASME по сосудам высокого давления и котлам, раздел VIII, раздел 1. В соответствии со стандартами эти резервуары-аккумуляторы изготовлены из нержавеющей стали серии 300. и может выдерживать максимальное давление около 1500 фунтов на квадратный дюйм.

Благодаря своей высокой гибкости и небольшому весу баллон имеет быстрое время отклика, что позволяет гидроаккумулятору быстро компенсировать перепады давления в системе и предотвращать повреждение подшипников и других компонентов.

Мембранные гидроаккумуляторы выполняют аналогичную функцию, и, как и диафрагменные демпферы пульсаций, емкость гидроаккумулятора также разделена диафрагмой на две половины. Базовая конструкция диафрагменного аккумулятора аналогична диафрагменному демпферу пульсаций.

Стабилизаторы всасывания

Стабилизаторы всасывания выполняют те же функции, что и ограничители перенапряжения и демпферы пульсаций, но они защищают от падения давления на входе насосов. Вместо того, чтобы абсорбировать лишнюю жидкость, они подают ее при падении давления, например, при запуске насоса. Это снижает риск кавитации, потери напора и пульсации, которые в противном случае могут возникнуть на входе насоса и могут повредить насос. Это также предотвращает переходные процессы низкого давления и обратный поток, который приводит к вспениванию всасывающей трубы, дестабилизирующему поток.

—Составлено Джо Чима , старшим инженером по проекту производителя аккумуляторов Fluid Energy Controls Inc. в Лос-Анджелесе, Калифорния.

Назад к основам: Аккумуляторы | Гидравлика и пневматика

Гидравлические аккумуляторы накапливают гидравлическую жидкость под давлением, чтобы увеличить поток насоса и снизить требования к производительности насоса, поддерживать давление и минимизировать колебания давления в закрытых системах, поглощать удары и обеспечивать вспомогательную гидравлическую энергию в аварийной ситуации.Вот как.

Основы

Гидравлический аккумулятор — это сосуд высокого давления, содержащий мембрану или поршень, который удерживает и сжимает инертный газ (обычно азот). Гидравлическая жидкость удерживается с другой стороны мембраны. Аккумулятор в гидравлическом устройстве накапливает гидравлическую энергию так же, как автомобильный аккумулятор хранит электрическую энергию.

Аккумуляторы бывают разных размеров и конструкций для хранения гидравлической жидкости под давлением. Hydac

Начальное давление газа называется «давлением предварительной зарядки».«Когда давление в системе превышает давление предварительной зарядки, газообразный азот сжимается, сжимается и уменьшается в объеме, впуская гидравлическую жидкость в аккумулятор. Объем жидкости гидроаккумулятора увеличивается до тех пор, пока система не достигнет максимального давления ( P 2 ). Когда давление в системе снижается, газообразный азот расширяется и вытесняет жидкость из аккумулятора, обеспечивая питание гидравлической системы, пока давление в системе и аккумуляторе не уравняется ( P 1 ).

Правильно используемые гидроаккумуляторы повышают производительность и эффективность гидравлической системы, снижают затраты на эксплуатацию и техническое обслуживание, обеспечивают надежную защиту и продлевают срок службы системы за счет сведения к минимуму отказов насосов, трубопроводов и других компонентов.

Что делают гидроаккумуляторы

Вот основные причины использования гидроаккумуляторов:

Схема гидроаккумулятора, предназначенная для увеличения потока насоса.

Для увеличения расхода насоса. Чаще всего аккумуляторы используются для пополнения потока насоса.Некоторым гидравлическим контурам требуется большой расход, но только в течение коротких периодов времени, а затем в течение длительного периода используется мало жидкости или вообще не используется. Когда половина или более машинного цикла не использует подачу насоса, проектировщики обычно устанавливают схему гидроаккумулятора.

Для работы гидроаккумуляторов необходим перепад давления. В некоторых случаях окончательный дизайн требует более высокого давления, чем планировалось изначально. Например, в схеме, показанной выше, для выполнения работы требуется не менее 2000 фунтов на квадратный дюйм, но гидроаккумуляторы должны быть заполнены до более высокого давления, чтобы они могли подавать дополнительную жидкость, не опускаясь ниже минимального давления в системе.Таким образом, в этом контуре используется максимальное давление 3000 фунтов на квадратный дюйм, чтобы хранить достаточно жидкости для цикла цилиндра в отведенное время и все еще иметь достаточно силы для выполнения работы.

В контуре используются несколько аккумуляторов для пополнения потока насоса, поскольку время задержки составляет 45 секунд. из 57,5-сек. цикл. Его насос фиксированного объема со скоростью 22 галлона в минуту работает под давлением в течение большей части цикла, чтобы заполнить цилиндр и аккумуляторы. Без аккумуляторов для этой схемы потребовался бы насос на 100 галлонов в минуту, приводимый в движение двигателем мощностью 125 л.с.Хотя первоначальная стоимость меньшего насоса и двигателя плюс аккумуляторы может быть близка к стоимости более крупного насоса и двигателя, экономия энергии в течение всего срока службы машины делает эту схему аккумуляторов более экономичной.

Цепь гидроаккумулятора, поддерживающая давление и / или компенсирующая утечки.

Для поддержания давления в системе. Аккумуляторы часто поддерживают давление в гидравлических контурах при ненагруженном насосе. Это особенно полезно при использовании насосов фиксированного объема в длительных циклах выдержки.Например, добавление гидроаккумулятора, регулятора расхода и реле давления в схему насоса фиксированного объема, показанную выше, позволяет насосу разгружаться, когда давление равно или превышает минимальную настройку реле давления. Если утечка в клапане или уплотнениях цилиндра приводит к падению давления примерно на 5%, реле давления переключает управление направлением, и гидроаккумулятор нагнетает давление на торец крышки цилиндра и восстанавливает давление до максимума. Единственный раз, когда насос нагружается, — это когда требуется жидкость. Эта схема управляет ламинатором, который зажимает материал и удерживает его под давлением от одной до пяти минут.Если бы поток через предохранительный клапан все это время находился под высоким давлением, он выделял бы слишком много тепла, тратя энергию.

Для амортизации ударов. Быстро движущиеся гидравлические контуры часто создают скачки давления, которые вызывают удары при резкой остановке потока. Аккумуляторы в этих подверженных ударам контурах снижают эти разрушительные скачки давления и потока до приемлемого уровня или полностью устраняют их. Аккумуляторы также решают другие проблемы, связанные с скачками давления, в особых случаях с модифицированными клапанами.

Аккумуляторы также устраняют скачки давления, вызванные внезапной блокировкой потока. Заправка азотом в этом случае обычно поддерживается на 5% ниже рабочего давления, чтобы аккумулятор не попал в контур, за исключением скачков давления. В этом случае лучше всего работают баллонные аккумуляторы из-за их быстрой реакции на изменения давления, если максимальное давление скачка не превышает четырехкратное давление предварительной зарядки .

Для увлажнения. Пульсации — это еще одна форма ударов в гидравлических линиях, которые могут повредить трубопроводы и другие компоненты системы.Поршневые насосы по своей конструкции создают в системе пульсации давления, вибрации и шум. Аккумуляторы и соответствующие глушители и глушители могут значительно снизить энергию ударной волны.

Обеспечить аварийное электроснабжение. Некоторые машины с гидравлическим приводом необходимо останавливать в открытом положении, чтобы не повредить продукты или оборудование. Когда перебои в подаче электроэнергии отключают гидравлический насос и машина находится в каком-либо положении, должен быть способ переместить ее в открытое положение. Резервный насос с приводом от двигателя — это один из вариантов, но другой вариант — использовать аккумуляторы, заряженные перед первым циклом и удерживаемые до тех пор, пока машина не отключится.Их накопленная энергия затем готова к циклическому переключению машины в открытое положение в случае сбоя питания.

Другие приложения. Аккумуляторы иногда используются в системах, в которых тепловое расширение может вызвать чрезмерное давление. Заблокированные порты на цилиндрах в областях с высокой температурой окружающей среды создают высокое давление, если нет места для расширяющейся жидкости. Аккумуляторы также служат барьером между двумя разными жидкостями, например, в системе, где насос использует гидравлическую жидкость для поддержания давления в контуре, который использует воду или другую несовместимую среду.Один поставщик также предлагает аккумуляторы низкого давления в качестве дыхательных устройств для герметичных резервуаров. Это предотвращает попадание переносимых по воздуху загрязняющих веществ в гидравлическое масло при повышении и понижении уровня жидкости.

Типы гидроаккумуляторов

Вот виды в разрезе и обозначения гидроаккумуляторов.

В промышленности обычно используются три типа аккумуляторов: баллонные, диафрагменные и поршневые. Есть несколько других вариантов.

Баллон, наполненный газом. Во многих гидроаккумуляторах используется резиновый баллон для разделения газа и жидкости. Тарельчатый клапан в выпускном отверстии предотвращает прохождение баллона через порт, когда насос выключен. Первоначальный дизайн, который до сих пор предлагается многими производителями, — это стиль ремонта снизу (показан вверху слева). Стиль верхнего ремонта (справа) в некоторых случаях упрощает замену мочевого пузыря.

Поршень с газовым наддувом. Поршневой аккумулятор с газовым зарядом имеет свободно плавающий поршень с уплотнениями, разделяющими жидкость и газ.Он работает и действует аналогично мочевому пузырю. В некоторых случаях у него есть преимущества, но он может стоить вдвое дороже, чем баллон такого же размера.

Подпружиненный поршень . Подпружиненные поршневые гидроаккумуляторы идентичны газовым, за исключением того, что пружина прижимает поршень к жидкости. Его главное преимущество — отсутствие утечки газа. Основным недостатком является то, что эта конструкция не подходит для высокого давления и большого объема.

Мембранные аккумуляторы. Существуют также мембранные аккумуляторы с упругими или металлическими мембранами. Они используются в основном там, где хранимый объем небольшой, что делает их практичными для многих мобильных приложений, но ограничивает их использование в промышленных приложениях.

Какой тип использовать?

Некоторые приложения могут использовать аккумулятор практически любого типа с удовлетворительными результатами. Однако бывают случаи, когда один стиль более отзывчив или предлагает более длительный срок службы. Например, величина давления предварительной зарядки является фактором, который следует учитывать при выборе баллонных или поршневых аккумуляторов.

Поршневые гидроаккумуляторы медленно реагируют на повышение давления, поэтому они не работают так же хорошо, как амортизаторы. Это означает, что, хотя они уменьшают скачки давления, они не останавливают их. В таких ситуациях лучший выбор — баллонный или диафрагменный аккумулятор.

Баллонные или диафрагменные аккумуляторы являются лучшими типами, когда речь идет о гашении скачков высокого давления на выходе поршневого насоса. Поршневой аккумулятор не может срабатывать достаточно быстро, а короткий ход поршня и уплотнений может вызвать чрезмерный износ отверстия и уплотнений.

Hydac, крупный производитель аккумуляторов и других гидравлических компонентов, перечисляет следующие факторы в качестве основных факторов выбора трех основных типов аккумуляторов (баллон, диафрагма и поршень):

  • Применение (накопление энергии, амортизация или демпфирование пульсаций). )
  • Давление в системе, максимальное и минимальное
  • Требуемый объем жидкости в системе
  • Расход
  • Коэффициент давления (макс. Давление / давление предварительной зарядки)
  • Монтажный диапазон и монтажное положение

Сравнение гидроаккумуляторов Hydac

Давление

An Аккумулятор заряжается, когда давление в системе увеличивается, в результате чего жидкость течет в аккумулятор и сжимает азот.Он разряжается при понижении давления в системе, позволяя азоту в аккумуляторе расширяться и вытеснять жидкость из аккумулятора.

Обычно газовые аккумуляторы предварительно заряжаются примерно до 90% минимального рабочего давления системы. Это гарантирует, что баллон или поршень не будут выпускать всю жидкость во время каждого цикла. Если вся жидкость будет удалена быстро, баллоны могут попасть в тарельчатый клапан, а поршни могут деформироваться при ударе металла о металл. В некоторых приложениях этот показатель в 90% может быть низким из-за низкого минимального давления в системе.

В таких случаях используйте гидроаккумуляторы поршневого типа, поскольку поршень может перемещаться вверх по каналу почти на любое расстояние без повреждений. Баллонный аккумулятор не следует использовать, если давление предварительной зарядки ниже 25% от максимального давления. Это позволяет избежать настолько сильного сжатия мочевого пузыря, что он может тереться о себя и образовывать в нем отверстия.

Конструкция и физическая конструкция баллонных и мембранных аккумуляторов ограничивают их максимальные отношения рабочего давления. Превышение этих пределов может повредить мочевой пузырь или диафрагму.Поршневой гидроаккумулятор выдерживает более высокие отношения давлений, потому что у него нет эластомерной мембраны, которая может повредиться.

Безопасность гидроаккумулятора
  • Всегда находите способ слить воду из гидроаккумулятора при выключении. Никогда не работайте в контуре с гидроаккумулятором, пока не убедитесь, что в нем нет давления. Это очень важно, поскольку аккумуляторы накапливают энергию, которая может представлять угрозу безопасности и повреждать машину.
  • Убедитесь, что поток в гидроаккумуляторе ограничен разумной скоростью во время работы и выключите, чтобы избежать повреждения машины или трубопроводов.Аккумуляторы нагнетают жидкость с любой скоростью, которую позволяет выходной путь потока. Такие высокие потоки длятся недолго, но ущерб, который они вызывают, может случиться мгновенно.
  • Всегда изолируйте насос от гидроаккумулятора с помощью обратного клапана, чтобы жидкость не могла попасть обратно в насос. Без обратного клапана обратный поток из гидроаккумулятора может привести к обратному ходу насоса и в некоторых случаях даже к выходу из строя с превышением скорости.
  • Проверяйте давление предварительной зарядки гидроаккумулятора, когда он установлен, и не реже одного раза в день в течение первой недели работы.Если в течение этого времени заметной потери давления не наблюдается, проверьте еще раз через неделю. Если все в порядке, после этого делайте плановую проверку каждые три-шесть месяцев. Когда предварительная зарядка аккумулятора падает ниже номинального давления, объем доступной жидкости уменьшается, что замедляет цикл.
Определение размеров аккумуляторов

Объем жидкости, который аккумулятор может доставить в систему, зависит от области применения. Это минимальные параметры, необходимые для определения объема жидкости и / или размера аккумулятора:

  • Давление предварительной зарядки ( P 0 )
  • Максимальное рабочее давление системы ( P 2 )
  • Минимальное рабочее давление системы давление ( P 1 )
  • Эффективный объем газа ( V 0 ) и полезный объем жидкости ( ΔV )

Размер, указанный для аккумулятора, относится к его общему номинальному объему газа, а не к его емкость жидкости.Объем жидкости, которую обеспечивает гидроаккумулятор для конкретного применения, зависит от перепада давления в системе. Производители предлагают компьютерные программы, которым могут потребоваться только системные требования для определения правильного размера аккумулятора. Поскольку размер аккумулятора зависит от многих переменных факторов, всегда лучше проконсультироваться с поставщиком для получения конкретной информации о выборе и размере.

Общие области применения аккумуляторов | Аккумуляторы, Инк.

Запрос предложений: Нажмите здесь, чтобы узнать цену и доступность любого из наших продуктов

Аккумуляторы имеют множество различных применений; мы перечислили некоторые из самых популярных ниже:

Уменьшение времени отклика

Благодаря мгновенному времени отклика гидроаккумуляторы будут подавать жидкость на быстродействующие клапаны, тем самым сокращая время задержки реакции привода.Аккумуляторы особенно эффективны в схемах пропорциональных и сервоклапанов.

Энергосбережение

Аккумуляторы

могут снизить затраты на электроэнергию в различных областях применения. Помогая выходному потоку для насосов с прерывистыми рабочими циклами, гидроаккумулятор снижает требования к мощности системы. В сочетании с насосами переменного объема с компенсацией давления гидроаккумуляторы не только снижают требования к мощности, но и помогают удовлетворить потребности в быстром потоке.

Поглощение удара гидравлической линии

Аккумуляторы

могут снимать ударную нагрузку с линии, когда клапан закрывается или происходит какое-либо другое действие, приводящее к «гидроудару». Благодаря уменьшению ударов в трубопроводе компоненты системы, такие как насосы, клапаны, шланги и фитинги, не подвергаются скачкам давления; таким образом продлевая срок службы каждого из ваших компонентов.

Аварийное резервное питание — отказ электроэнергии

Благодаря наличию полностью заряженных аккумуляторов, интегрированных в цепь, в случае сбоя электропитания аккумуляторы будут обеспечивать достаточный поток и давление для завершения цикла, закрытия клапана или перемещения привода.Использование аккумуляторов в качестве аварийного источника питания гарантирует, что электрический сбой не приведет к необратимому повреждению вашей системы или вызовет другие нежелательные эффекты.

Аварийное резервное питание — немедленное реагирование

Когда в аварийной ситуации требуются большие объемы жидкости для приведения в действие больших клапанов, цилиндров или гидроцилиндров, заряженный аккумулятор или группа аккумуляторов обеспечат мгновенный отклик. Большие блоки аккумуляторов, называемые системами управления противовыбросовыми превенторами (BOP), обеспечивают аварийное питание для предотвращения выбросов во время бурения и разведки.

Передаточный барьер для разделения жидкости

Аккумуляторы

Transfer Barrier используются в приложениях, где две жидкости должны передавать давление между собой, но не могут быть смешаны вместе. Аккумуляторы Transfer Barrier также могут использоваться для циклирования различных жидкостей под давлением в камеры и из них.

Вспомогательный источник питания

Аккумуляторы

могут использоваться для пополнения потока насоса для периодически возникающих высоких требований во многих системах.Использование гидроаккумуляторов позволяет значительно уменьшить размер насоса и требуемую мощность.

Поддержание давления

Аккумуляторы широко используются для удержания давления в контуре, особенно там, где используются приводы. Аккумулятор компенсирует любую утечку и поддерживает давление в системе, когда все клапаны закрыты.

Газовые баллоны и баллоны под давлением

Accumulators, Inc. производит газовые баллоны для хранения всех типов газов и жидкостей под давлением до 10 000 фунтов на квадратный дюйм.Доступен широкий ассортимент соединений для удовлетворения самых взыскательных требований к сантехнике. В отличие от газовых баллонов DOT, наши продукты спроектированы, изготовлены и испытаны в соответствии с самыми строгими требованиями ASME Section VIII, Div I.

Компенсация теплового расширения и сжатия

Аккумуляторы особенно эффективны, когда из-за тепла объем жидкости в системе увеличивается. В системах, где установлена ​​«жесткая» сантехника, аккумулятор чрезвычайно важен для предотвращения разрыва линий и труб из-за теплового расширения жидкости.Когда жидкости вместо этого сжимаются из-за охлаждения, аккумуляторы могут компенсировать уменьшение объема.

Компенсация утечки жидкости

Аккумуляторы

могут гарантировать, что объемное давление жидкости в вашей системе поддерживается на постоянном уровне, несмотря на любые внутренние утечки; особенно важно, если ваша система содержит золотниковые клапаны, картриджные клапаны или гидроцилиндры.

Дозатор для смазочных материалов под давлением

Аккумуляторы

— отличный выбор для точного распыления жидкостей для смазки.Поток, регулируемый аккумулятором, не имеет пульсаций.

Предотвращение кавитации насоса

При установке на всасывающей стороне некоторых насосов гидроаккумуляторы значительно уменьшают или предотвращают кавитацию. Аккумуляторы обеспечивают немедленную подачу жидкости в случае потери напора при запуске насоса.

Шумоподавление

Аккумуляторы

чрезвычайно эффективны для снижения шума гидравлических систем, вызываемого поршневыми насосами, предохранительными клапанами и сложностями некоторых гидравлических контуров.Во многих системах можно достичь ослабления шума до 95%.

Как и в случае со всеми гидравлическими продуктами, ответственность за правильный выбор, установку, эксплуатацию и техническое обслуживание квалифицированным персоналом лежит на пользователях.
Свяжитесь с нами, чтобы порекомендовать аккумулятор для вашего приложения.

Понимание функций аккумуляторов

Аккумуляторы

бывают разных форм и выполняют важные функции во многих гидравлических контурах.Они используются для хранения или поглощения гидравлической энергии.

При накоплении энергии они получают гидравлическую жидкость под давлением для дальнейшего использования. Иногда для ускорения процесса к потоку насоса добавляют поток из гидроаккумулятора. В других случаях накопленная энергия сохраняется в резерве до тех пор, пока она не понадобится, и может не зависеть от расхода насоса. Это могло быть для аварийного питания, когда поток насоса недоступен. Его можно использовать для поддержания давления в системе, когда поток насоса остановлен, путем подачи жидкости для компенсации утечки.

Есть несколько способов использования аккумуляторов для поглощения энергии. Обратный поток из цилиндра с большим внутренним диаметром может быть больше, чем должен проходить водопровод. Аккумулятор низкого давления может принимать часть потока, а затем разряжать ее с соответствующей скоростью для водопровода. Гидравлическая жидкость имеет относительно высокую скорость теплового расширения. Если объем жидкости ограничен и не может расширяться или сжиматься из-за изменений температуры, может возникнуть очень высокое давление, которое может повредить оборудование, или низкое давление, которое может вызвать пузырьки воздуха в гидравлической жидкости.Аккумуляторы могут использоваться для поглощения расширяющейся жидкости и / или подачи сжимающейся жидкости. Они также поглощают и рассеивают энергию при использовании для гашения импульсов давления, уменьшая шум и вибрацию.

Совет по безопасности: Аккумуляторы накапливают энергию. При работе с гидроаккумуляторами или рядом с ними существует вероятность внезапного неконтролируемого высвобождения энергии. Перед выполнением каких-либо работ с аккумулятором или компонентами, которые могут быть подключены к аккумулятору, энергия должна быть высвобождена или изолирована.Когда гидравлическое давление сбрасывается, в газе все еще сохраняется энергия. Это также должно быть облегчено или изолировано.

Накопители

предварительно нагружены, поэтому давление для любой доступной жидкости будет минимальным. Три типа предварительной нагрузки: вес, пружина и газ. Символом для устройства накопления или поглощения энергии жидкости является удлиненный овал, показанный на рисунке 1. Конкретный тип аккумулятора показан дополнительными символами внутри овала, как показано на рисунках 2, 3 и 4.Из трех типов гидроаккумуляторов только утяжеленный имеет постоянное давление. Давление создается за счет веса, деленный на площадь опорного поршня. Весовые аккумуляторы привлекательны с точки зрения схемотехники, но обычно не подходят для мобильных приложений. Их нужно устанавливать вертикально, они относительно большие и тяжелые. Подпружиненные и газовые аккумуляторы весят меньше, занимают меньше места и могут быть установлены горизонтально, хотя предпочтительно устанавливать аккумуляторы вертикально.

Иногда называют газовые аккумуляторы с газовой пружиной. В категории газовых аккумуляторов выделяют шесть основных типов:

  • Поршень
  • Шумоглушитель
  • Сильфон
  • Диафрагма
  • Мочевой пузырь
  • Воздух над маслом

Подобно сжатой пружине, которая хочет подтолкнуть к своему растянутому положению, сжатый газ хочет подтолкнуть к своему разжатому состоянию. Используемый газ негорючий, обычно азот, если давление не очень низкое.Несмотря на то, что обычно существует разделительный элемент между используемым газом и гидравлической жидкостью, использование газа, содержащего кислород, например воздуха, может привести к взрыву. Когда воздух сжимается, он нагревается, и если нагретый кислород взаимодействует с гидравлической жидкостью, это может вызвать возгорание.

Для проверки давления газа в гидроаккумуляторе может потребоваться гидромеханик. При работе с газовыми аккумуляторами учитываются три различных давления. Эти давления не всегда описаны в литературе и могут иметь просто обозначения p0, p1 и p2.

p0 = Давление предварительной зарядки: исходное давление газа до накопления гидравлической жидкости в гидроаккумуляторе.

p1 = Минимальное давление: минимальное гидравлическое давление, необходимое для системы.

p2 = Максимальное давление. Максимальное давление, которое будет видеть гидроаккумулятор.

Каждое из этих давлений предоставляет информацию о гидравлической системе. Если гидроаккумулятор полностью заряжен (вмещает максимальное количество гидравлической жидкости), максимальное значение давления в системе равно p2.Если это значение слишком высокое или слишком низкое, возможно, потребуется отрегулировать регулирующий предохранительный клапан или компенсатор давления. Во время работы следует учитывать минимальное давление в системе (p1). Затем проверяется предварительная зарядка (p0), чтобы убедиться, что она находится при указанном давлении ниже p1. Со временем часть газа может улетучиться, что уменьшит предварительную зарядку. Если это происходит слишком часто, это говорит о том, что шлагбаум вышел из строя, и аккумулятор необходимо отремонтировать или заменить. Когда аккумулятор теряет свою предварительную зарядку, он больше не накапливает энергию.Аккумулятор можно заполнить до полного давления в системе, но в пневматической пружине не будет энергии, необходимой для выталкивания жидкости наружу.

Калибровка газовых аккумуляторов: Газовые аккумуляторы не характеризуются тем, сколько гидравлической жидкости они могут удерживать. Они описываются объемом газа, который в них содержится. Аккумулятор емкостью 1 литр вмещает 1 литр сжатого газа. Когда гидравлическая жидкость попадает в аккумулятор, она сжимает газ, увеличивая его давление и уменьшая его объем. Количество сохраненной гидравлической жидкости — это разница между исходным объемом газа и новым сжатым объемом.В 1-литровом газовом аккумуляторе, наполовину заполненном гидравлической жидкостью, будет ½ литра сжатого газа и ½ литра хранимой гидравлической жидкости.

Поршневые гидроаккумуляторы: Изготавливаются из цилиндров с поршнями. Уплотнения на поршнях являются разделительными элементами, изолирующими газ от жидкости. Как и все газовые аккумуляторы, они предварительно заряжаются (p0) при давлении ниже минимального гидравлического давления (p1). Это сделано для того, чтобы гидравлическое давление всегда препятствовало выходу поршня за нижнюю границу.

Баллонные аккумуляторы: Металлический или композитный баллон снабжен расширяемым баллоном, который используется для хранения сжатого газа и отделения его от гидравлической жидкости. Зарядный клапан подсоединен к баллону в верхней части баллона. На дне бутылки находится подпружиненный тарельчатый клапан, который находится в открытом положении. Когда мочевой пузырь предварительно заряжен (p0), он растягивается и полностью заполняет бутылку, закрывая тарелку. Тарельчатый клапан предотвращает разрушение баллона из-за выдавливания в трубопровод.


Когда аккумулятор заполнен максимальным объемом гидравлической жидкости, газ сжимается до максимального давления (p2). Как и в поршневом гидроаккумуляторе, предварительная зарядка ниже минимального давления в системе. Таким образом, мочевой пузырь не достигает дна тарелки. Если предварительная зарядка слишком высока, баллон может выдавиться под тарелку, защемиться и разорваться при закрытии тарелки.

Мембранные аккумуляторы: Мембранные аккумуляторы используют резиновый диск для изоляции газа от жидкости.Этот диск расположен между двумя сферическими оболочками, которые либо сварены, либо привинчены. Отсек над диафрагмой заполнен азотом. Отсек ниже напрямую подключен к гидравлическому контуру. Имеется тарельчатый клапан, который предотвращает выдавливание диафрагмы в трубопровод. Некоторые мембранные гидроаккумуляторы не обслуживаются, поэтому в случае разрыва диска или потери предварительной зарядки их необходимо заменить.

Сильфонный аккумулятор: Менее распространенный аккумулятор сильфонного типа.Он состоит из расширяемой металлической камеры внутри корпуса. Металлическая камера предварительно заполняется азотом, а затем корпус подвергается воздействию гидравлической жидкости под высоким давлением. Стенки расширяемого контейнера не касаются стенок корпуса, поэтому отсутствует износ от трения при расширении и втягивании сильфона. В них не используются эластомерные баллоны, диафрагмы или поршневые уплотнения; поэтому на них не распространяются ограничения эластомеров. Металлические сильфоны надежно работают при высоких температурах, чрезвычайно абразивных и суровых условиях.Сварные сильфоны герметичны и могут надежно работать без обслуживания и ремонта.

Шумоподавитель: Большинство гидравлических насосов вырабатывают импульсы энергии, поскольку отдельные камеры выпускают жидкость. Эти энергетические импульсы производят вибрацию и шум. Тип аккумулятора используется для гашения звука и уменьшения вибрации в гидравлических линиях. Это встроенное устройство, снабженное баллоном, окружающим диффузорную трубку. Баллон наполняется газом, как правило, при давлении 1/2 гидравлической системы.Когда жидкость проходит через глушитель, большая часть импульса энергии поглощается, обеспечивая снижение вибрации и шума.

Воздух над маслом: Система наддува над маслом представляет собой простую версию аккумулятора. Однако у него есть серьезные ограничения. Он должен быть установлен вертикально и представлять собой систему с относительно низким давлением. Воздух под высоким давлением может стать очень горячим и вызвать воспламенение гидравлической жидкости. Как видно на рисунке, гидравлическое давление будет таким же, как и давление воздуха.Поскольку между воздухом и гидравлической жидкостью нет барьера, агрегат не должен сильно двигаться. Движение и вибрация могут вызвать смешивание воздуха с гидравлической жидкостью, создавая в системе пористость.

Проверьте свои навыки

1. Аккумуляторы бывшие в употреблении:

а. сжать азот.

г. сжать гидравлическую жидкость.

г. накапливают твердые частицы.

г.хранить или поглощать энергию.

e. уменьшить поток.

2. Преимущество взвешенного аккумулятора в том, что:

а. его можно установить горизонтально.

г. он легче по весу.

г. занимает меньше места.

г. может заряжаться магазинным воздухом.

e. он имеет постоянное давление.

См. Решения

Материал этой статьи включен в обновленное руководство по сертификации мобильных гидравлических механиков, которое будет выпущено в 2021 году.

Советы по определению размеров аккумуляторов — Womack Machine Supply Company

Пространство не позволяет полностью обсудить аккумуляторы, и этот вопрос будет ограничен практическим методом определения минимальной емкости аккумулятора, когда он используется для пополнения потока масла из насос, как в схеме, показанной ниже.

В базовой схеме используется 4-ходовой клапан с закрытым центром. Целью гидроаккумулятора является хранение масла под высоким давлением из насоса в периоды, когда 4-ходовой клапан находится в центре.Когда сохраненное давление достигает заданного максимума (обычно 3000 фунтов на квадратный дюйм), насос автоматически разгружается и ему разрешается бездействовать до конца цикла. Используется либо специальный разгрузочный клапан с пилотным управлением, либо реле давления и соленоидный сбросной клапан. Когда 4-ходовой клапан переключается для запуска цилиндра, накопленное масло добавляется к потоку насоса, чтобы дать цилиндру скорость выше, чем от одного только масла насоса.

Большим преимуществом аккумуляторов в системе этого типа является то, что меньший (и менее дорогой) насос, электродвигатель и регулирующий клапан будут выполнять ту же работу, что и более крупные и дорогие компоненты.См. Практическое правило по процентному рабочему циклу.

Дополнительная информация, а также множество схем аккумуляторов приведены в публикациях Womack Machine Supply Co., включая « Industrial Fluid Power — Volume 1 » и « Fluid Power in Plant and Field ».

Система PSI. Оптимальное давление в системе для большинства гидроаккумуляторов составляет 3000 фунтов на квадратный дюйм. Они обладают максимальным запасом энергии при наименьшей стоимости и наименьшем размере при работе с максимальным номинальным давлением.Хотя модели на 5000 фунтов на квадратный дюйм доступны для некоторых брендов, их значительно возросшая стоимость компенсирует их преимущество по давлению, поэтому они менее желательны для большинства систем.

Сжимаемость. Аккумулятор увеличивает сжимаемость масляного потока между насосом и 4-ходовым клапаном, и если это нежелательно, аккумулятор не следует использовать. Однако в системах, в которых используется регулирующий клапан с компенсацией давления или 4-ходовой клапан сервопривода, сжимаемость в линии перед 4-ходовым клапаном обычно не вызывает возражений.

Базовая схема гидроаккумулятора, в которой насос малого объема накапливает масло под высоким давлением в гидроаккумуляторе
, в то время как 4-ходовой клапан находится в центре. Масло насоса плюс нагнетание гидроаккумулятора обеспечивает быстрый ход цилиндра.

Минимум
Допустимый
Системный фунт / кв. Дюйм

Максимальный фунт / кв. Дюйм системы с полностью заряженным аккумулятором
3 000 2,750 2 500 2,250 2 000
2,700 12 — — — — — — — — — — — — — — — —
2,600 17 — — — — — — — — — — — — — — — —
2,500 22 11 — — — — — — — — — — — —
2,400 27 16 — — — — — — — — — — — —
2300 33 21 10 — — — — — — — —
2,200 40 27 15 — — — — — — — —
2,100 46 34 21 8 — — — —
2 000 55 41 27 14 — — — —
1,900 63 49 35 20 6
1,800 73 58 43 27 12
1,700 84 67 51 35 19
1,600 96 79 61 44 27
1,500 109 91 73 55 36
1,400 — — — — 105 86 66 47
1,300 — — — — — — — — 101 80 59
1,200 Кубических дюймов масла слито
из аккумулятора емкостью 1 галлон.
96 73
1,100 — — — — 89

Цифры в основной части диаграммы представляют собой количество кубических дюймов масла, которое может быть слито из гидроаккумулятора объемом 1 галлон, начиная с полностью заряженного давления, указанного в верхней части диаграммы, и сливается до тех пор, пока давление в системе не упадет до значения показаны в левом столбце. Для аккумуляторов большего размера умножьте цифры в таблице на емкость аккумулятора в галлонах.Например, при работе с аккумулятором на 10 галлонов умножьте цифры диаграммы на 10 и т. Д.

Цифры в диаграмме примерно на 5% меньше, чем при расчетах по закону Бойля для теоретического расхода. Это необходимо для компенсации потери емкости во время разряда, вызванной падением температуры газа, когда аккумулятор быстро разряжается.

Для условий эксплуатации, выходящих за пределы диапазона, указанного в таблице, может использоваться формула в поле ниже. Как поясняется в тексте, аккумуляторные системы чаще всего рассчитаны на полностью заряженный аккумулятор с давлением 3000 фунтов на квадратный дюйм.

Как пользоваться диаграммой

Поскольку масло может вытекать из поршневого или баллонного аккумулятора, давление масла падает. Например, если посмотреть на диаграмму выше, в столбце 3000 фунтов на квадратный дюйм, когда 12 кубических дюймов масла выгружаются из аккумулятора емкостью 1 галлон, давление падает с 3000 до 2750 фунтов на квадратный дюйм и т. Д. Итак, один важный фактор для достижения Аккумулятор подходящего размера должен быть достаточно большим, чтобы это неизбежное падение давления не повлияло на нормальную работу гидравлического контура.Цилиндры и гидравлические двигатели должны быть достаточно большими, чтобы обеспечивать необходимую силу или крутящий момент при конечном давлении, остающемся в конце разряда аккумулятора. Чтобы определить объем «галлонов», необходимый для конкретного применения, выполните следующие шаги проектирования:

Шаг 1. Рассчитайте или оцените как можно точнее объем масла в кубических дюймах, который потребуется из гидроаккумулятора в каждом цикле разгрузки, чтобы дополнить объем масла, вытекающего из системного насоса.

Шаг 2. Учитывая размер используемых цилиндров или гидравлических двигателей, рассчитайте, до какого уровня может упасть давление во время цикла нагнетания без падения выходной силы или крутящего момента ниже допустимого уровня.

Шаг 3. В таблице используйте столбец, озаглавленный давлением вашей системы, когда аккумулятор полностью заряжен. В левом столбце найдите самое низкое допустимое давление в системе в конце цикла разгрузки. Цифра в таблице — это количество кубических дюймов масла, которое может быть извлечено из гидроаккумулятора емкостью 1 галлон при таких условиях давления.

Пример: Если ваше полностью заряженное давление составляет 3000 фунтов на квадратный дюйм, а ваше самое низкое допустимое давление составляет 2000 фунтов на квадратный дюйм, диаграмма показывает, что 55 кубических дюймов можно восстановить из аккумулятора емкостью 1 галлон. Предположим, вы подсчитали, что для вашего приложения потребуется 230 кубических дюймов. Минимальная емкость аккумулятора: 230 ÷ 55 = 4,18 галлона. Ближайший стандартный размер аккумулятора составляет 5 галлонов — правильный размер.

Хотя цифры в диаграмме показывают объем на 5% меньше, чем рассчитано, чтобы предотвратить потерю емкости, которая происходит при быстрой разрядке, аккумулятор при использовании в приложениях с длительным временем выдержки в конечном итоге вернет дополнительные 5% масла в качестве оболочка, слегка остуженная за счет быстрой разрядки, постепенно снова прогревается до нормальной температуры.

Математическое решение для размера аккумулятора

Ниже приводится общая формула, которая решает проблему расхода масла в кубических дюймах из аккумулятора любого размера при любых условиях предварительной зарядки и давления в системе. Его можно использовать для условий эксплуатации, не указанных в таблице.

В формулу заложена 5% -ная поправка на потерю производительности, которая учитывает потерю производительности, вызванную изменениями температуры при сжатии и расширении газа.

D = [0.95 × P1 × V1 ÷ P2] — [0,95 × P1 × V1 ÷ P3]

D — количество кубических дюймов слива масла.
P1 — давление предварительной зарядки азота в фунтах на квадратный дюйм.
P2 — давление в системе в фунтах на квадратный дюйм после сброса объема D кубических дюймов.
P3 — максимальное давление в системе в фунтах на квадратный дюйм при полностью заряженном аккумуляторе.
V1 — указанный в каталоге объем газа в аккумуляторе в кубических дюймах.
0,95 дает 5% скидку на потерю мощности.

© 1990, Womack Machine Supply Co. Эта компания не несет ответственности за ошибки в данных, а также за безопасную и / или удовлетворительную работу оборудования, разработанного на основе этой информации.

Гидравлические аккумуляторы смягчают удары и вибрацию

Автор:
Брайан МакГихи

Инженер по приложениям
Parker Hannifin Corp.
Global Accumulator Div.

Machesney Park, Ill.

Отредактировал Kenneth J.Korane
[email protected]

Ключевые моменты:
• Быстродействующие клапаны и механическое воздействие могут создавать гидравлические ударные волны.
• Удар и пульсация потока вызывают шум и могут привести к преждевременному отказу системы.
• Встроенные амортизаторы сглаживают колебания потока и могут снизить уровень шума в оборудовании.

Ресурсы:
Parker Hannifin
, www.parker.com

Гидравлические системы отличаются высокой чувствительностью даже при перемещении тяжелых грузов.Но динамическое поведение, которое может дать непревзойденное управление движением, иногда приводит к неприятным последствиям, а именно к ударам, вибрации и шуму.

Насосы, например, часто создают пульсирующий поток, который заставляет трубопроводы вибрировать, в то время как пусковые и останавливающие приводы могут посылать ударные волны по всему контуру. И то, и другое может снизить общую производительность, вызвать нежелательный шум и даже привести к сбою системы. Вот как аккумуляторы позволяют оборудованию работать плавнее, тише и безопаснее.

Гашение ударов
Многие промышленные и мобильные машины испытывают серьезные механические и гидравлические удары, когда движущаяся часть, например, ковш фронтального погрузчика, внезапно останавливается.Конструкции, которые позволяют цилиндру опускаться до дна, но полагаются на предохранительные, выпускные или компенсирующие клапаны, которые не реагируют достаточно быстро, также будут создавать гидравлические удары. А быстрозакрывающиеся клапаны и циклы запуска / остановки насоса могут вызывать колебания типа гидроудара, которые проходят через систему. Они могут достигать пикового давления, значительно превышающего нормальное рабочее давление.

Ударные волны могут создавать нежелательный шум, а в тяжелых случаях даже повреждать компоненты, расположенные выше по потоку. Ударные волны также иногда вызывают естественные гармоники в трубопроводах, которые резонируют по всей системе, снова вызывая шум и повреждения.

Независимо от источника удара, установка аккумулятора в такие системы позволяет захваченному газу поглощать скачки и уменьшать или устранять их вредное воздействие. Хотя можно использовать поршневые гидроаккумуляторы, более быстродействующие баллонные гидроаккумуляторы чаще всего являются лучшим выбором.

На прилагаемых схемах цепей аккумулятора показаны три наиболее распространенных метода подключения аккумулятора к системе. Первый использует тройник в гидравлической линии. Установите аккумулятор как можно ближе к перпендикулярной ветви T.Для лучшего поглощения ударов рекомендуется использовать большой порт для жидкости на гидроаккумуляторе.

Другой метод поглощения ударов направляет поток масла через гидроаккумулятор. На второй схеме изображен глушитель удара Greer Pulse-Tone Parker , который имеет перегородку в гидравлическом отверстии. Перегородка направляет масло в корпус баллонного гидроаккумулятора, тем самым защищая компоненты, расположенные ниже по потоку, от ударов. (См. Врезку о гидравлических глушителях ударов для более подробной информации.)

На последней схеме показана экономичная альтернатива для встраивания гидроаккумулятора в систему.Общее практическое правило заключается в том, что такой тип установки снижает уровень ударов примерно на 5%.

Размер для ударных нагрузок
При выборе размеров для подавления ударов ключевыми факторами являются масса и скорость жидкости в гидравлической линии, а также давление ударных волн. Рассчитайте требуемый объем аккумулятора V1, используя:

Коэффициент разрядки n зависит от таких факторов, как тип и размер аккумулятора, давление, скорость разрядки и температура. Спецификации обычно можно найти в каталогах производителей.(Дополнительные сведения см. На странице tinyurl.com/47e3grh , стр. 134.)

Однако, когда недостаточно данных для правильного определения размера аккумуляторов, следующие рекомендации являются хорошими рекомендациями в помощь инженерам-проектировщикам.

• Всегда консультируйтесь со специалистом по аккумуляторным батареям (даже если только для проверки ваших расчетов), чтобы избежать затрат и последствий неправильного размера аккумулятора.
• Используйте самый большой из доступных портов.
• Подберите размер порта и линии.
• Начните с давления предварительной зарядки, которое составляет 60% от максимального рабочего давления.
• Хорошее практическое правило — установить допустимое давление на 5% выше давления в системе. Рассчитайте ударное давление и подставьте его в уравнение. Повторите с удвоением первоначальной оценки. Это помогает понять, как размер аккумулятора увеличивается с давлением удара. Изменение давления предварительной зарядки также влияет на результаты этого расчета.
• Степень сжатия (давление удара: давление предварительной зарядки) не должна превышать 4: 1.

Гашение пульсаций
Инженеры-конструкторы часто предпочитают гидравлические поршневые насосы из-за их компактных размеров и способности выдерживать высокое давление.Однако эти поршневые насосы прямого вытеснения генерируют пульсации, похожие на непрерывную синусоидальную волну, во время хода поршня. Как и ударные волны, эти волны давления могут вызывать вибрации, вредные для компонентов системы.

По мере того, как поршни в цилиндре насоса вращаются с низкого давления на высокое, возникает небольшая пульсация или пульсация давления каждый раз, когда поршень переходит в область высокого давления. Например, насос с девятью поршнями в цилиндре, вращающийся со скоростью 1725 об / мин, производит 15 525 пульсаций в минуту (частота пульсаций около 260 Гц).

К счастью, аккумулятор надлежащего размера эффективно гасит эти пульсации. Размер аккумулятора для гашения пульсаций аналогичен размеру аккумулятора для гашения ударов:

Для амортизаторов размер аккумулятора зависит от массы и скорости жидкости в линии. Однако выбор гидроаккумулятора для демпфирования больше зависит от конструкции насоса и внутреннего давления.

При выборе размера для демпфирования пульсаций сначала определите тип поршневого насоса. Количество поршней определяет, будет ли насос одинарным (один цилиндр), дуплексным (два цилиндра), тройным (три цилиндра) и т. Д.Каждый дополнительный цилиндр вводит в систему еще одну синусоидальную волну во время хода насоса, что приводит к возникновению сложных форм колебаний.

Также определите, является ли насос одинарного или двойного действия. Насос одностороннего действия заполняет цилиндр только тогда, когда поршень движется в одном направлении (так называемый ход всасывания), а затем выталкивает жидкость из цилиндра на обратном (нагнетательном) ходе. Насос двойного действия заполняет один конец цилиндра, поскольку он откачивает жидкость из другого конца. При обратном ходе конец цилиндра только что опорожняется, а противоположный конец опорожняется.

Используя эту информацию, выберите коэффициент мощности насоса из таблицы. Например, тройной насос двойного действия имеет коэффициент мощности 0,06.

Затем умножьте диаметр цилиндра и ход одного поршня на количество цилиндров в насосе, чтобы определить площадь и ход поршня.

Наконец, рассмотрите рабочее давление и максимально допустимое ударное давление. Как указывалось ранее, при выборе размеров для подавления ударов хорошее практическое правило устанавливает допустимое давление на 5% выше давления в системе.

Однако при выборе размера для демпфирования пульсаций хорошей базой для максимально допустимого ударного давления будет на 100 фунтов на кв. Дюйм больше максимального давления в системе. Также важно расположение аккумулятора в цепи. Для достижения наилучших результатов это обычно на выходе из насоса.

Шумоподавление
Уменьшение шума становится все более важным как в мобильных, так и в промышленных системах из-за повышенного внимания к безопасности рабочих и ужесточения правил, согласно которым регуляторы ограничивают работу чрезмерно громких машин.

Учитывая сложное и непредсказуемое взаимодействие между компонентами, попытка заранее оценить уровень шума гидроагрегата практически невозможна. Тем не менее, вот несколько советов о том, как разработчики гидравлических систем могут минимизировать шум и соответствовать техническим требованиям.

Важны как амплитуда, так и частота шума. Шумометры обычно измеряют амплитуду в децибелах (дБ) и пропускают ее через фильтр «А», который снижает уровень звука для частот ниже 1000 Гц, потому что наши уши менее чувствительны к более низким частотам.Таким образом, знакомая шкала дБ (A) предназначена для имитации амплитуд и частот, наиболее чувствительных для человека.

Любые улучшения, снижающие уровень шума даже на несколько децибел или понижающие частоту, существенно влияют на кажущийся шум, производимый машиной. (Обратите внимание, что интенсивность звука увеличивается вдвое с увеличением на 2,71 дБ (A).) Следовательно, стратегии снижения шума включают минимизацию пульсаций давления, механических колебаний и излучаемых вибраций путем гашения или развязки источника шума от передатчика шума.Например, резиновые изолирующие шины отделяют вибрацию двигателя от основания машины.

Шум в гидравлическом оборудовании может передаваться через жидкость, конструкцию или излучаться. Пульсации давления в насосе являются основным источником шума, переносимого жидкостью. Поскольку жидкость запускается, ускоряется и останавливается с каждым ходом поршневого насоса, меньшее количество поршней, лопаток или зубьев шестерни означает большее изменение потока и, следовательно, большую пульсацию давления в системе. Эта рябь вызывает колебания в гидравлической системе водопровода, которые могут передаваться на конструкцию машины и распространяться в воздух.

Другие причины шума, переносимого жидкостью, связаны с внезапными изменениями кинетической энергии жидкости — от гидроудара, удара декомпрессии и турбулентного потока.

Продукты, такие как линейные глушители ударов и баллонные аккумуляторы, снижают шум пульсаций давления за счет сглаживания колебаний расхода на выходе из насоса. Меньшая пульсация давления вызывает меньшие вибрации в водопроводе и, следовательно, делает оборудование более тихим.

Конструктивный шум возникает в основном из-за эксцентрической нагрузки, исходящей от системы или проводимой через нее.Будь то первичный двигатель, такой как двигатель или электродвигатель, или исполнительный механизм, эти колебания могут перемещать конструкции вперед и назад с собственной частотой, которая генерирует слышимый шум.

Когда кондуктивный шум достигает больших плоских поверхностей, таких как верхняя и боковые стороны гидравлических резервуаров, шум усиливается, и излучает в окружающую среду, подобно аудиоколонкам. Измеренные уровни шума часто могут быть на 3–20 дБ (A) выше, чем уровни шума от двигателя и самого насоса.

Мобильные системы представляют собой уникальную задачу. При широком диапазоне требований к давлению и расходу использование стандартных аккумуляторов с фиксированной предварительной зарядкой — особенно в системах измерения нагрузки — часто превышает проектные параметры продукта. Лучшее решение — использование шумоподавляющих устройств без предварительной зарядки.

Газовые баллоны, также известные как аттенюаторы, являются хорошей альтернативой. Обычно отверстия в газовых баллонах соответствуют размеру линии на обоих концах и просто устанавливаются в линию. Нет никаких движущихся частей или предварительной зарядки, о которых стоит беспокоиться.

Газовые баллоны действуют как расширительная камера, которая позволяет волнам давления распространяться внутри большего диаметра и нейтрализовать друг друга при отражении от стенок баллона. Ослабленная пульсация давления с меньшей амплитудой покидает выходное отверстие. Пульсации можно настроить и минимизировать путем изменения диаметра или длины газового баллона методом проб и ошибок.

Аттенюаторы работают экспоненциально лучше при более высоких оборотах и ​​давлении, поэтому они хорошо подходят для сложных операций с мобильным оборудованием.В таких случаях обычно рекомендуется помощь производителя газовых баллонов в проектировании и подборе размеров.

Стратегии снижения шума
Сначала уменьшите скорость насоса. Также помогает снижение давления или рабочий объем насоса. Однако уменьшение давления или рабочего объема насоса почти одинаково влияет на снижение шума, а уменьшение скорости вращения дает примерно на 300% больший эффект.

Во-вторых, отсоедините колебания от проводников или потенциальных громкоговорителей с помощью демпферов, таких как резиновые прокладки, изоляторы для тросов и зажимы для трубок.

В-третьих, используйте гидравлические шланги для концов на 90 и 180 °, а не шланги. Прямой отрезок шланга прекрасно помогает отделить колебания насоса от водопровода, но для изгибов используйте трубку. Один производитель гидравлики обнаружил, что изогнутый шланг повышает уровень шума до 5 дБ (A).

В-четвертых, используйте встроенные гасители ударов, аккумуляторы или аттенюаторы для уменьшения шума, вызванного пульсациями давления. На мобильном оборудовании используйте только аттенюаторы.

Хотя стратегии снижения шума могут быть сложными, применение фундаментальных методов проектирования часто помогает удовлетворить требования к шуму.И не стесняйтесь обращаться к инженерам производителя аккумуляторов за советом экспертов, чтобы перепроверить вводимые данные и расчеты или просто задать вопросы.

Гидравлические глушители удара
Глушители удара, такие как устройства Pulse-tone от Parker, уменьшают пульсации давления и ударные волны, проходящие по гидравлической линии. Они состоят из: внутренней радиальной камеры с рядом отверстий диаметром 0,5 дюйма; сжатая винтовая пружина, окружающая внутреннюю камеру; внешняя радиальная камера с точками 0.Отверстия диаметром 03 дюйма; и эластомерный баллон вокруг внешней камеры. 0,25 дюйма зазор разделяет камеры.

Во время работы масло проходит через внутреннюю радиальную камеру, пружину и внешнюю камеру. 0,03 дюйма. отверстия увеличивают поток, но не дают баллону выдавливаться через внешнюю камеру. Пульсации проходят через отверстия, ударяют и отклоняют заряженный азотом баллон. Это отклонение снижает удары и шум. Типичное шумоподавление составляет более 6 дБ.

Глушитель устанавливается как можно ближе к насосу, обычно непосредственно на выходе из насоса, чтобы остановить пульсации и шум до того, как они пройдут по трубопроводу и излучают другие структурные компоненты.

Обычно камера, окружающая баллон, заполнена азотом до 50–60% гидравлического рабочего давления.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *