蓄能器在工程中的应用

　　当前能源问题日益突出,节能产品的应用已成为中国及世界工业技术发展的趋势。采用液压能量回收方式可较长时间储能,各个部件技术成熟,工作可靠,这种能量回收方式主要就是靠液压蓄能器来实现的。蓄能器是液压系统中用于储存压力能的装置,常应用于间歇需要大流量的系统中,达到回收、节约能量、减少投资的目的。同时蓄能器也应用于液压系统中起吸收压力脉动及减少液压冲击的作用,是现代液压技术不可缺欠的节能元件,在工程实际中的应用越来越广泛。

　　1　蓄能器的工作原理

　　蓄能器的种类很多,按结构可分为重锤式、弹簧式和充气式3种。充气式又分为气瓶式、活塞式和气囊式。应用较多的是气囊式蓄能器。气囊式蓄能器是一种隔离式蓄能器,如图1,外壳为两端成球形的圆柱体,壳体内有一个用耐油橡胶制成的气囊,气囊出口上设有充气阀,充气阀只在为气囊充气时才打开,平时关闭。壳体下部设有一个受弹簧力作用的菌形阀,在工作状态下,压力油经过菌形阀进出,当油液排空时菌形阀可以防止气囊被挤出。在这种蓄能器中,气体和液体完全隔离开,而且蓄能器的重量轻,惯性小,反应灵敏,是当前最广泛应用的一种蓄能器。但它容量不大,气囊和壳体制造要求较高。使用时先向蓄能器内充以预定压力的氮气,然后在液压泵压力作用下油液进入蓄能器并压缩气囊,气、液压力相等,气囊属于浮动平衡状态。当系统压力超过蓄能器内部压力时,油液压缩气体,将油液中的压力能转化为气体内能;当系统压力低于蓄能器内部压力时,蓄能器中的油在高压气体的作用下流向外部系统,释放能量。

　　2　蓄能器在工程中的应用

　　2.1　升降机能量回收

　　液压升降机是应用比较广泛的一种物流机械,主要由工作台、支撑杆件、底座、升降缸和液压系统组成。在升降机工作台携带货物和工件上升时,需要液压缸向其提供驱动力,即液压缸输出量,把液压能转换成势能;而在工作台携带工件下降时,其势能将被释放出来。这种势能如果不能有效地回收利用,则会造成能量浪费。这种能量浪费对于小型升降机来说尚不显严重,但对于载重和举升高度较大、需频繁工作的机型来说,就非常可观。对于此类机型,应在其液压系统中设计储能装置,把工作台下降过程中释放出的势能储存起来,并在上升时加以利用,以减少无用功的消耗,提高能量的利用效率,并同时达到系统运行平稳、工作安全、可靠的目的。该系统原理如图2所示,能量回收原理为:在升降机下降过程中,使液压缸下腔中的油液排入蓄能器并储存在其中,将机械势能转换成液压能;在工作台再次上升过程中向液压泵供油(相当于在系统中设置了压力油箱),减少了液压泵进、出油口的压力差,使再次上升过程中液压泵消耗的电动机功率减少,达到节能目的。因升降机只在垂直方向运动,其下降可借助重力实现。