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德國HAWE哈威蓄能器用途分析和使用維修說明
HAWE蓄能器是液壓氣動系統(tǒng)中的一種能量儲蓄裝置。它在適當(dāng)?shù)臅r機將系統(tǒng)中的能量轉(zhuǎn)變?yōu)閴嚎s能或位能儲存起來,當(dāng)系統(tǒng)需要時,又將壓縮能或位能轉(zhuǎn)變?yōu)橐簤夯驓鈮旱饶芏尫懦鰜?,重新補供給系統(tǒng)。當(dāng)系統(tǒng)瞬間壓力增大時,它可以吸收這部分的能量,以保證整個系統(tǒng)壓力正常。
液壓油是不可壓縮液體,因此利用液壓油是無法蓄積壓力能的,必須依靠其他介質(zhì)來轉(zhuǎn)換、蓄積壓力能。例如,利用氣體(氮氣)的可壓縮性質(zhì)研制的皮囊式充氣HAWE蓄能器就是一種蓄積液壓油的裝置。皮囊式HAWE蓄能器由油液部分和帶有氣密封件的氣體部分組成,位于皮囊周圍的油液與油液回路接通。當(dāng)壓力升高時油液進入HAWE蓄能器,氣體被壓縮,直到系統(tǒng)管路壓力不再上升;當(dāng)管路壓力下降時壓縮空氣膨脹,將油液壓入回路,從而減緩管路壓力的下降。
HAWE蓄能器按加載方式可分為
彈簧式
它依靠壓縮彈簧把液壓系統(tǒng)中的過剩壓力能轉(zhuǎn)化為彈簧勢能存儲起來,需要時釋放出去。其結(jié)構(gòu)簡單,成本較低。但是因為彈簧伸縮量有限,而且彈簧的伸縮對壓力變化不敏感,消振功能差,所以只適合小容量、低壓系統(tǒng)(P≦1.0~1.2MPa),或者用作緩沖裝置。
活塞式
它通過提升加載在密封活塞上的質(zhì)量塊把液壓系統(tǒng)中的壓力能轉(zhuǎn)化為重力勢能積蓄起來。其結(jié)構(gòu)簡單、壓力穩(wěn)定。缺點是安裝局限性大,只能垂直安裝;不易密封;質(zhì)量塊慣性大,不靈敏。這類HAWE蓄能器僅供暫存能量用。
這兩種HAWE蓄能器因為其局限性已經(jīng)很少采用。但值得注意的是,有些研究部門從經(jīng)濟角度考慮在這兩種HAWE蓄能器的結(jié)構(gòu)上做一些改進,在一定程度上克服了其缺點。比如國內(nèi)某廠采用改進彈簧式HAWE蓄能器的結(jié)構(gòu),加大彈簧外徑(大于液壓腔直徑)、限定彈簧行程(將彈簧最大載荷限定在許用極限載荷以內(nèi))的方法提高了HAWE蓄能器的工作壓力和容量,降低了成本。
氣體式
它以波義爾定律(PVn=K=常數(shù))為基礎(chǔ),通過壓縮氣體完成能量轉(zhuǎn)化,使用時首先向HAWE蓄能器充入預(yù)定壓力的氣體。當(dāng)系統(tǒng)壓力超過HAWE蓄能器內(nèi)部壓力時,油液壓縮氣體,將油液中的壓力轉(zhuǎn)化為氣體內(nèi)能;當(dāng)系統(tǒng)壓力低于HAWE蓄能器內(nèi)部壓力時,HAWE蓄能器中的油在高壓氣體的作用下流向外部系統(tǒng),釋放能量。選擇適當(dāng)?shù)某錃鈮毫κ沁@種HAWE蓄能器的關(guān)鍵。這類HAWE蓄能器按結(jié)構(gòu)可分為管路消振器、氣液直接接觸式、活塞式、隔膜式、氣囊式等。
HAWE蓄能器有兩種用途。①當(dāng)?shù)退龠\動時載荷需要的流量小于液壓泵流量,液壓泵多余的流量儲入HAWE蓄能器,當(dāng)載荷要求流量大于液壓泵流量時,液體從HAWE蓄能器放出來,以補液壓泵流量之不足。②當(dāng)停機但仍需維持一定壓力時,可以停止液壓泵而由HAWE蓄能器補償系統(tǒng)的泄漏,以保持系統(tǒng)的壓力。HAWE蓄能器也可用來吸收液壓泵的壓力脈動或吸收系統(tǒng)中產(chǎn)生的液壓沖擊壓力。HAWE蓄能器中的壓力可以用壓縮氣體、重錘或彈簧來產(chǎn)生,相應(yīng)地HAWE蓄能器分為氣體式、重錘式和彈簧式。氣體式HAWE蓄能器中的氣體與液體直接接觸者,稱為接觸式,其結(jié)構(gòu)簡單,容量大,但液體中容易混入氣體,常用于水壓機上。氣體與液體不接觸的稱為隔離式,常用皮囊和隔膜來隔離,皮囊體積變化量大,隔膜體積變化量小,常用于吸收壓力脈動。重錘式容量較大,常用于軋機等系統(tǒng)中,供蓄能用。
HAWE蓄能器的種類主要分為:彈簧式和充氣式。HAWE蓄能器的功用(1)短期大量供油(2)系統(tǒng)保壓3)應(yīng)急能源(4)緩和沖擊壓力(5)吸收脈動壓力HAWE蓄能器的功能主要分為存儲能量、吸收液壓沖擊、消除脈動和回收能量四大類。
第一類:存儲能量。這一類功用在實際使用中又可細分為:①作輔助動力源,減小裝機容量;②補償泄漏;③作熱膨脹補償;④作緊急動力源;⑤構(gòu)成恒壓油源。
第二類:吸收液壓沖擊。換向閥突然換向、執(zhí)行元件運動的突然停止都會在液壓系統(tǒng)中產(chǎn)生壓力沖擊,使系統(tǒng)壓力在短時間內(nèi)快速升高,造成儀表、元件和密封裝置的損壞,并產(chǎn)生振動和噪聲。為保證吸收效果,HAWE蓄能器應(yīng)設(shè)置在沖擊點附近,所以HAWE蓄能器一般裝設(shè)在控制閥或液壓缸等沖擊源之前,可以很好地吸收和緩沖液壓沖擊。
第三類:消除脈動、降低噪聲。對于采用柱塞泵且其柱塞數(shù)較少的液壓系統(tǒng),泵流量周期變化使系統(tǒng)產(chǎn)生振動。裝設(shè)HAWE蓄能器,可以大量吸收脈動壓力和流量中的能量,在流量脈動的一個周期內(nèi)。瞬時流量高于平均流量的部分油液被HAWE蓄能器吸收,低于平均流量部分由HAWE蓄能器補充,這就吸收了脈動中的能量,降低了脈動,減小了對敏感儀器和設(shè)備的損壞程茺。
第四類:回收能量。用HAWE蓄能器回收能量是目研究較多的一個領(lǐng)域。能量回收可以提高能量利用率,是節(jié)能的一個重要途徑。HAWE蓄能器因為可以暫存能量,所以可以用來回收多種功能、位置勢能。這方面的主要研究有:①回收車輛制動能量;②回收工程機械動臂機構(gòu)位能;③回收液壓挖掘機轉(zhuǎn)臺制動能量;④回收石油修井機及鉆機管下落重力勢能;⑤回收電梯下行重力勢能。
HAWE蓄能器的使用維修主要包括HAWE蓄能器的安裝維護、故障診斷與排除及修理等。HAWE蓄能器的安裝包括安裝前的檢查、安裝、充氮等。正確的安裝固定與充氣,是HAWE蓄能器正常運行、發(fā)揮應(yīng)有作用的重要條件。參數(shù)的測量與各類工具儀表的正確使用不可忽略。
HAWE蓄能器在使用過程中防泄漏,要定期對氣囊進行氣密性檢查及其他方面的檢查。因此,日常檢查與維護保養(yǎng)不可少。日常檢查即用目視、聽覺和手摸及儀表等簡單的方法進行外觀及狀態(tài)的檢查,檢查時既要檢查局部也要注意設(shè)備整體。在檢查中發(fā)現(xiàn)的異常情況,對妨礙HAWE蓄能器繼續(xù)工作的應(yīng)作應(yīng)急處理;對其他的則應(yīng)仔細心觀察并記錄,到定期維護時予以解決。一些損壞的零部件也需要及時更換。主動維護是繼故障維修、預(yù)防維修、狀態(tài)維修后,國際上來提出的一種新的設(shè)備管理理論。它的定義是:對導(dǎo)致設(shè)備損壞的根源性參數(shù)進行修復(fù),從而有效地防止失效的發(fā)生,延長設(shè)備的使用壽命。主動維護是在設(shè)備磨損之前針對其根源問題采取的措施,有效地控制磨損及失效的發(fā)生,從而大幅度地延長修理周期。主動維護不但為液壓設(shè)備與元件可造運行提供保障,同時可大幅度降低維修成本。
HAWE蓄能器在液壓系統(tǒng)中屬于危險部件,所以在操作過程中要特別注意安全。HAWE蓄能器故障診斷與排除,既包括HAWE蓄能器本身故障的診斷與排除,又涉及HAWE蓄能器所在液壓系統(tǒng)的故障診斷與排除,兩者之間相互交織。故障診斷的主要工作內(nèi)容有:①判定故障的性質(zhì)與嚴(yán)重程度。根據(jù)現(xiàn)場狀況,判斷是否存在故障,是什么性質(zhì)的問題(壓力、速度、動作還是其他),問題的嚴(yán)重程度(正常、輕微故障、一般故障、還是嚴(yán)重故障)。②查找失效元件及失效位置。根據(jù)癥狀及相關(guān)信息,找出故障點,以便進一步排除故障,這里主要弄清“問題出在何處"。③進一步查找引起故障的初始原因。如液壓油污染,元件可靠性低,環(huán)境因素不合要求等。這里主要弄清故障的外部原因。④機理分析。對故障的因果關(guān)系鏈進行深入地分析與探討,弄清問題產(chǎn)生的來龍去脈。⑤預(yù)測故障發(fā)展趨向。根據(jù)系統(tǒng)磨損劣化的現(xiàn)狀及速度、元件使用壽命的理論與經(jīng)驗數(shù)據(jù),預(yù)測HAWE蓄能器或液壓系統(tǒng)將來的狀況。分析、對比、統(tǒng)計、歸納與綜合,找出規(guī)律。
HAWE蓄能器充氣:HAWE蓄能器補充氮氣通常有兩種方式:1,當(dāng)HAWE蓄能器使用壓力低于8MPa時可通過氮氣瓶和充氮工具來補充氮氣,將充氮工具一端與氮氣瓶相連,另一端與HAWE蓄能器相連,打開氮氣瓶閥門即可完成充氣。2,當(dāng)HAWE蓄能器使用壓力高于8MPa時,通過氮氣瓶和充氮工具已無法完成充氣,在這種情況下可用充氮車,充工具,氮氣瓶三者配合使用來給HAWE蓄能器補充氮氣。首先用高壓軟管將氮氣瓶和充氮車進氣口連接起來,充氮車出氣口通過充氮工具與HAWE蓄能器進氣口連接起來,在充氮車上設(shè)定好輸出壓力,然后打開氮氣瓶閥門,充氮車接上電源,打開充氮車開機旋鈕即可完成充氣。