浅谈皮囊式蓄能器

陈勤彰

(福建南纸股份有限公司四抄车间)

浅谈皮囊式蓄能器

陈勤彰

(福建南纸股份有限公司四抄车间)

该文主要介绍了皮囊式蓄能器的工作原理、作用及应用，安装及维护。

皮囊式蓄能器 纸机压榨部 振动和噪音 充氮及测压

蓄能器是一种能把液压储存在耐压容器里，待需要时又将其释放出来的能量储存装置。蓄能器是液压系统中的重要辅件，对保证系统正常运行、改善其动态品质、保持工作稳定性、延长工作寿命、降低噪声等起着重要的作用。蓄能器给系统带来的经济、节能、安全、可靠、环保等效果非常明显。在现代液压系统得到了普遍使用，在现代的造纸机液压系统也得到了广泛的应用，对降低纸机压榨部及复卷机等设备的振动和噪音起到了很大的作用。

蓄能器分为很多种类，本文只对在现代液压系统中最常用的皮囊式充气蓄能器作简单的介绍。

1 蓄能器的工作原理

液压油是不可压缩液体，因此利用液压油是无法蓄积压力能的，必须依靠其他介质来转换、蓄积压力能。例如，利用气体（氮气）的可压缩性质研制的皮囊式充气蓄能器就是一种蓄积液压油的装置（见皮囊式充气蓄能器原理图1）。皮囊式蓄能器由油液部分和带有气密封件的气体部分组成，位于皮囊周围的油液与油液回路接通。当压力升高时油液进入蓄能器，气体被压缩，系统管路压力不再上升；当管路压力下降时压缩空气膨胀，将油液压入回路，从而减缓管路压力的下降。

图1 皮囊式充气蓄能器原理图

2 蓄能器的作用

蓄能器的作用是将液压系统中的压力油储存起来，在需要时又重新放出。其主要作用表现在以下几个方面。

2.1 作辅助电源

某些液压系统的执行元件是间歇动作，总的工作时间很短，有些液压系统的执行元件虽然不是间歇动作，但在一个工作循环内（或一次行程内）速度差别很大。在这种系统中设置蓄能器后，即可采用一个功率较小的泵，以减小主传动的功率，使整个液压系统的尺寸小、重量轻、价格便宜。

2.2 作紧急动力源

对某些系统要求当泵发生故障或停电（对执行元件的供油突然中断）时，执行元件应继续完成必要的动作。例如为了安全起见，液压缸的活塞杆必须内缩到缸内。在这种场合下，需要有适当容量的蓄能器作紧急动力源。

2.3 补充泄漏和保持恒压

对于执行元件长时间不动作，而要保持恒定压力的系统，可用蓄能器来补偿泄漏，从而使压力恒定。

2.4 吸收液压冲击

由于换向阀突然换向，液压泵突然停车，执行元件的运动突然停止，甚至人为的需要执行元件紧急制动等原因，都会使管路内的液体流动发生急剧变化，而产生冲击压力（油击）。虽然系统中设有安全阀，但仍然难免产生压力的短时剧增和冲击。这种冲击压力，往往引起系统中的仪表、元件和密封装置发生故障甚至损坏或者管道破裂，此外还会使系统产生明显的振动。若在控制阀或液压缸冲击源之前装设蓄能器，即可吸收和缓和这种冲击。

2.5 吸收脉动、降低噪声

泵的脉动流量会引起压力脉动，使执行元件的运动速度不均匀产生振动、噪声等。在泵的出口处并联一个反应灵敏而惯性小的蓄能器，即可吸收流量及压力的脉动，降低噪音。纸机压榨部及复卷机等设备也正是利用这个原理在其液压回路中设计了蓄能器来降低振动和噪音，对纸机的正常运行起到了很大的作用。

3 蓄能器的安装与维护

3.1 蓄能器的安装

3.1.1 蓄能器安装前的检查

安装前的检查不可忽略。安装前应对蓄能器进行如下检查：产品是否与选择规格相同；充气阀是否紧固；有无运输造成影响使用的损伤；进油阀进油口是否堵好。

3.1.2 蓄能器的安装的基本要求

蓄能器的安装的基本要求是：蓄能器的工作介质的黏度和使用温度均应与液压系统工作介质的要求相同。蓄能器应安装在检查、维修方便之处。用于吸收冲击、脉动时，蓄能器要紧靠振源，应装在易发生冲击处。安装位置应远离热源，以防止因气体受热膨胀造成系统压力升高。固定要牢固，但不允许焊接在主机上，应牢固地支持在托架上或壁面上。径长比过大时，还应设置抱箍加固。

囊式蓄能器原则上应该油口向下垂直安装，倾斜或卧式安装时，皮囊因受浮力与壳体单边接触，有妨碍正常伸缩运行，加快皮囊损坏，降低蓄能器机能的危险，因此一般不采用倾斜或卧式安装的方法。对于隔膜式蓄能器无特殊安装要求，可油口向下垂直安装、倾斜或卧式安装。

在泵和蓄能器之间应安装单向阀，以免在泵停止工作时，蓄能器中的油液倒灌入泵内流回油箱，发生事故。

在蓄能器与系统之间，应装设截止阀，此阀供充气、调整、检查、维修或者长期停机使用。

蓄能器装好后，应充填惰性气体(如N2)，严禁充氧气、氢气、压缩空气或其他易燃性气体。

装拆和搬运时，必须放出气体。

3.2 蓄能器常见故障的排除

（1）皮囊式蓄能器压力下降严重，经常需要补气。

皮囊式蓄能器，皮囊的充气阀为单向阀的形式，靠密封锥面密封(见图2)。当蓄能器在工作过程中受到振动时，有可能使阀芯松动，使密封锥面不密合，导致漏气。或者阀芯锥面上拉有沟槽，或者锥面上黏有污物，均可能导致漏气。此时可在充气阀的密封盖4内垫入厚 3 mm左右的硬橡胶垫，以及采取修磨密封锥面使之密合等措施解决。

（2） 使用寿命短

其影响因素有皮囊质量，使用的工作介质与皮囊材质的相容性；或者有污物混入；选用的蓄能器公称容量不合适(油口流速不能超过 7 m/s)；油温太高或过低；作储能用时，往复频率是否超过1次/10 s，超过则寿命开始下降，若超过1次/3 s，则寿命急剧下降；安装是否良好，配管设计是否合理等。

图2 皮囊充气阀

（3） 吸收压力脉动的效果差

为了更好地发挥蓄能器对脉动压力的吸收作用，蓄能器与主管路分支点的连接管道要短，通径要适当大些，并要安装在靠近脉动源的位置。否则，它消除压力脉动的效果就差，有时甚至会加剧压力脉动。

3.3 蓄能器充氮及测压步骤

3.3.1 蓄能器充氮步骤（见图3）

图3 充气工具示意图

（1）将蓄能器项部的六角罩盖螺母拆下，装上充气工具。

（2）将连接充气工具软管另一端的组件的接头螺母与氮气瓶上的接头旋上并拧紧。

（3）开启蓄能器下部连接压力油管路上的进油截止阀（工作油压为零）。

（4）将充气工具中放气的针阀B关闭，再顺时针拧充气工具上端的手柄A，将蓄能器的充气嘴顶开。

（5）然后缓慢打开氮气瓶上的阀门，向蓄能器充氮。注意：在缓慢打开氮气瓶上阀门时，必须同时监视充气工具上的压力表读数，当压力达到要求的充氮压力时，即关闭氮气瓶上的阀门。设计充氮压力一般为额定工作压力的60 %。

例如：工作压力为20 MPa，充氮压力为1.2 MPa

（6）随后逆时针拧充气工具上端的手柄A，使蓄能器的充气阀关闭后才可拆去充气工具及连接氮气瓶的软管组件。

（7）检查蓄能器顶部的充气嘴有无漏气，若有漏气。则需更换充气嘴；若无泄漏，则装上蓄能器充气嘴上的六角罩盖螺母，充氮完毕。

3.3.2 蓄能器测压方法

在机组运行一定的时间，或长期停机后需重新启动时，应对蓄能器进行检查，并测定充氮压力值，当氮气压力值低于工作压力的50 %时，则应重新充氮气，检查测定氮气压力方法如下：

（1）将蓄能器顶部的六角罩盖螺母拆下，装上充气工具；

（2）将连接充气工具的软管拆下，换上堵头；

（3）旋动充气工具上的手柄A，将蓄能器的充气嘴顶开，由充气工具上的压力表测取蓄能器压力值，若低于工作压力的50 %时，则必须进行补充氮气(充氮方法及步骤如上所述)。

[1]徐灏.机械设计手册[M].北京：机械工业出版社，2000第2版第5卷.

[2]张利平.液压气动系统设计手册[M].北京：机械工业出版社，1997

Analysis on Bag Type Accumulator

Chen Qinzhang
(4th Papermaking Plant, Fujian Nanping Paper Co., Ltd.)

This paper mainly introduces the working principle, effect & application and installation &maintenance of bag type accumulator.

bagtype accumulator；press section on paper machine；vibration and noise；nitrogenization and manometry