蓄能器类型及应用综述
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简述蓄能器的功用
蓄能器,是一种有用的能量存储器,它被用于储存再生能源、封存能量并能在需要时将存储能量释放出来。
本文将介绍蓄能器的特征、功能和用处。
一、蓄能器的特征
蓄能器由电极、隔膜和电解液三个部分组成。
电极能够将电能储存在液体组件中,隔膜和电解液则能将电能隔离开,实现能量的蓄存。
蓄能器的工作原理是将蓄能器的正负极板联结在电路中,并受到相应电压的作用,从而使蓄能器存储能量,并将其释放出来。
二、蓄能器功能
1、储存再生能源:蓄能器能够储存太阳能及其它类型的可再生能源,并将其转换成可以使用的电能。
2、封存能量:蓄能器有助于固定能源平衡,控制能源负荷以及节省能源使用。
它还有利于促进节能减排,改善能源利用效率,改变能源结构,减少环境污染。
3、提供稳定的输出电能:蓄能器能够稳定输出有序的电能,提高发电效率,实现延迟电压波动和瞬态响应。
三、蓄能器的用处
1、改善微电网的稳定性和可靠性:蓄能器可以实现微电网的稳定供电,有助于在电力缺口较大时保证电力输出质量,减少微电网电压和频率
变化,保证电力系统稳定性。
2、提高电网的经济性:蓄能器利用低峰电价生产储能,有助于减少早
晚峰谷差,平衡电量供需,缓解发电能够的压力,提高电网的可靠性
和经济性。
3、改善电力质量:蓄能器可以有效补偿发电不稳定,从而改善电力质量,缓解高功率支路需求和瞬态功率冲击。
综上所述,蓄能器具有良好的储能功能,能够帮助稳定微电网、改善
电力质量以及提高电网经济性,从而有助于可再生能源的发挥,为可
持续发展贡献力量。
蓄能器蓄能器是液压气动系统中的一种能量储蓄装置。
它在适当的时机将系统中的能量转变为压缩能或位能储存起来,当系统需要的时,又将压缩能或位能转变为液压或气压等能而释放出来,重新补供给系统。
当系统瞬间压力增大时,它可以吸收这部分的能量。
保证整个系统压力正常!蓄能器的种类主要分为:弹簧式和充气式。
液压蓄能器是储存能量的一种装置。
在蓄能器中,储存的能量以压缩气体、压缩弹簧或提升的载荷形式储存,施力于相对不可压缩的流体。
蓄能器在流体动力系统中非常有用,它用来储存能量、消除脉冲。
它们可以用在液压系统中,通过补充泵的流体,来减小流体泵的规格。
这是通过在低需求阶段,储存泵里的能量完成的。
他们可以作为波动和脉冲的减缓和吸收器。
他们可以缓冲捶击, 在液压回路中减少由于动力气缸的突然启动或停止所引起的振动。
当液体受温度升高和下降的影响时,蓄能器可以在液压系统中用来稳定压力变化。
他们可以分配受压流体,例如润滑脂和润滑油。
目前最常用的蓄能器是气动-液动型式的。
气体的作用类似于缓冲弹簧,它和流体共同作用;气体被活塞、薄隔膜或气囊所分离。
蓄能器定义:蓄能器是液压气动系统中的一种能量储蓄装置。
它在适当的时机将系统中的能量转变为压缩能或位能储存起来,当系统需要的时,又将压缩能或位能转变为液压或气压等能而释放出来,重新补供给系统。
当系统瞬间压力增大时,它可以吸收这部分的能量。
保证整个系统压力正常!蓄能器的种类主要分为:弹簧式和充气式。
蓄能器工作原理:蓄能器是液压系统中常用的辅助装置,在液压系统中主要起贮存和释放压力能的作用,还可作为吸收及消除压力脉动的装置来使用蓄能器种类很多,隔膜式蓄能器与活塞式、皮式蓄能器相比,具有体积小、重量轻、响应快等特点,因此被广泛应用随着工业的发展及工作频率的提高,对隔膜式蓄能器的要求也愈来愈高,因此蓄能器也易因故障而失效。
工作原理蓄能器顶部为充气阀,下部油孔为液压油进油孔蓄能器的工作原理可由下式来描述:式中:v0——蓄能器的充气容积;△v——蓄能器的工作容积;△v=v1-v2p1,v1——蓄能器的最低工作压力与该压力下的气体容积;p2,v2蓄能器的最高工作压力与该压力下的气体容积;p0——充气压力;n——绝热指数。
简述蓄能器的作用一、引言蓄能器是一种能够储存流体能量并在需要时释放的装置。
它们广泛应用于各种工业和机械设备中,从汽车制造到空气压缩机,再到重型机械和航空航天技术。
本文将全面详细地介绍蓄能器的作用。
二、蓄能器的定义与分类1. 定义:蓄能器是一种装置,它可以储存流体(通常是液体或气体)的能量,并在需要时将其释放出来。
2. 分类:根据储存介质的不同,蓄能器可以分为气体蓄能器和液体蓄能器。
根据其结构和工作原理的不同,液压蓄能器又可分为弹簧式、活塞式、浮子式、隔膜式等多种类型。
三、蓄能器的作用1. 平滑压力波动:在液压系统中,由于某些原因(例如泵或阀门操作),压力可能会出现突然变化。
这样会导致系统中的其他元件受到冲击负荷,从而影响系统性能和寿命。
使用一个或多个适当设计和安装的蓄能器可以平滑压力波动,从而保护系统中的其他元件。
2. 储存能量:蓄能器可以储存液压系统中的能量,以便在需要时进行释放。
例如,在液压缸或液压马达停止运转时,蓄能器可以继续提供足够的动力来完成工作。
3. 稳定流量:在某些情况下,液压系统需要稳定的流量。
使用一个或多个适当设计和安装的蓄能器可以帮助实现这一目标。
4. 补偿容积变化:在某些情况下,液压系统中的容积可能会发生变化(例如,在温度变化时)。
使用一个或多个适当设计和安装的蓄能器可以帮助补偿这种容积变化,并保持系统性能。
5. 压力储备:在某些情况下,液压系统需要具有足够的储备压力。
使用一个或多个适当设计和安装的蓄能器可以帮助实现这一目标。
四、应用领域1. 工业机械:蓄能器广泛应用于各种工业机械中,例如起重机、挖掘机、钻机、冲床、注塑机等。
2. 汽车制造:蓄能器也广泛应用于汽车制造中,例如制动系统、悬挂系统、变速器等。
3. 航空航天技术:蓄能器还广泛应用于航空航天技术中,例如液压系统、推进系统等。
五、结论总之,蓄能器是一种非常重要的液压元件,它可以平滑压力波动、储存能量、稳定流量、补偿容积变化和提供压力储备。
蓄能器的选型⏹ 1.1蓄能器的作用蓄能器是把压力油的压力能储存在耐压容器中,需要时再将其释放出来的一种能量储存装置,它在适当的时机将系统中的能量转变为压缩能或位能储存起来,当系统需要的时,又将压缩能或位能转变为液压或气压等能而释放出来,重新补供给系统。
当系统瞬间压力增大时,它可以吸收这部分的能量。
保证整个系统压力正常!蓄能器在液压系统中主要有以下几方面的用途:(1)做辅助动力源,短期大量供油;(2)维持系统压力;(3)缓和冲击压力和吸收脉动压力。
⏹ 1.2蓄能器的类型蓄能器可分为重力加载式、弹簧加载式和气体加载式三大类。
(1)重力加载式蓄能器重力加载式蓄能器利用重物的位能来储存能量,是最古老的一种蓄能器。
它能提供大容量、压力恒定的液体,但尺寸庞大,反应迟钝。
这种蓄能器只用于固定的重型液压设备。
(2)弹簧加载式蓄能器弹簧加载式蓄能器利用弹簧的压缩能来储存能量,其结构简单,反应较重力式灵敏,但其容积较小,一般用于小容量、低压系统。
(3)气体加载式蓄能器气体加载式蓄能器的工作原理建立在波义耳定律的基础上。
使用时首先向蓄能器充入预定压力的空气或氮气,当外部系统的压力超过蓄能器的压力时,油液压缩气体充入蓄能器,当外部系统的压力低于蓄能器的压力时,蓄能器中的油在压缩气体的作用下流向外部系统。
气体加载式蓄能器又分为非隔离式、气囊式、隔膜式、活塞式等几种。
对于液压系统,广泛使用的是活塞式蓄能器和气囊式蓄能器。
以下是两种蓄根据采油树液压控制系统实际情况,蓄能器用于作辅助动力源并维持系统的压力,需要蓄能器有良好的灵敏特性和更高的压力值,因此水下采油树选择气囊式蓄能器。
蓄能器的容量计算蓄能器的工作原理:利用气体的可压缩性,靠封闭气体的弹性变形储存和释放能量。
当进入蓄能器中的油液压力升高时,蓄能器气囊中的气体受压缩气体变小,储存能量,同时蓄能器内的油液体积增大。
当蓄能器内油液压力降低时,气囊内气体膨胀,释放能量,同时把油液挤出蓄能器。
液压系统中的蓄能器,你了解它的作用和结构吗?一、蓄能器的作用蓄能器的作用是将液压系统的能量储存起来,在需要时重新释放。
它与电路中的电容很像,既可以储存能量,也可以吸收压力波动,具体应用非常灵活多样。
1. 作辅助动力源某些液压系统的执行元件是间歇动作的,总的工作时间很短,这些系统设置蓄能器后,在系统不需要大流量时,可以把泵输出的多余压力油储存在蓄能器内,等到需要时再由蓄能器快速向系统释放,这样就可以减小泵和电机的容量。
2. 作为紧急动力源某些液压系统要求在泵突然故障、或突然停电等紧急情况下,执行元件仍能完成必要的动作。
这种场合需要蓄能器作为紧急动力源。
图示是一个应用实例,当突然停电时,泵出口压力消失,液控换向阀和电磁换向阀弹簧复位,蓄能器向液压缸的上腔供油,活塞杆能够自动缩回到缸体内。
3. 补充泄漏和保持恒压对于执行元件长时间不动作,但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。
图示是一个应用实例,在液压泵卸荷的情况下,蓄能器持续向系统提供压力油的补充,使系统在一段时间内能够保持恒压。
4. 吸收液压冲击在控制阀或液压缸等冲击源之前设置蓄能器,就可以吸收液压冲击。
5. 消除脉动、降低噪声在泵出口或其它重要元件附近安装蓄能器,可使脉动降低到最小限度,从而使对振动敏感的仪表、管路、控制阀事故减少,并降低噪声。
6. 作液体补充装置用在封闭的液压系统中,蓄能器可以有效地作为一个液体补充装置。
例如,可以用蓄能器补充单杆液压缸有杆腔和无杆腔之间体积之差。
7. 用于能量回收利用二、蓄能器的类型和基本结构1. 蓄能器的分类按照工作原理,蓄能器分为充气式蓄能器、重力式蓄能器和弹性蓄能器等,目前常用的是充气式蓄能器,充气式蓄能器按照结构不同,又可分为活塞式蓄能器和皮囊式蓄能器。
这是不同类型蓄能器的职能符号。
a)充气式 b)弹簧式 c)重力式式 d)一般符号2. 活塞式蓄能器在活塞式蓄能器中,气体和油液由活塞隔开。
由液压英才网运功分享蓄能器类型及应用综述:蓄能器的类型蓄能器是液压系统中的一种能量储存装置.在许多方面有着重要的应用。
蓄能器可分为重力加载式、弹簧加载式和气体加载式三大类。
重力加载式蓄能器利用重物的位能来储存能量,是最古老的一种蓄能器。
它能提供大容量、压力恒定的液体,但尺寸庞大,反应迟钝。
这种蓄能器只用于固定的重型液压设备。
弹簧加载式蓄能器利用弹簧的压缩能来储存能量,其结构简单,反应较重力式灵敏,但其容积较小,一般用于小容量、低压系统。
重力及弹簧式蓄能器在应用上都有局限性,现在这种蓄能器已很少使用,目前大量使用的是气体加载式蓄能器。
气体加载式蓄能器的工作原理建立在波义耳定律的基础上。
使用时首先向蓄能器充入预定压力的空气或氮气,当外部系统的压力超过蓄能器的压力时,油液压缩气体充入蓄能器,当外部系统的压力低于蓄能器的压力时,蓄能器中的油在压缩气体的作用下流向外部系统。
气体加载式蓄能器又分为非隔离式、气囊式、隔膜式、活塞式等几种。
非隔离式蓄能器的气体与液体直接接触,蓄能器中分为油相和气相。
这种蓄能器容量大、反应灵敏,缺点是气体易被油液所吸收,气体消耗量较大,元件易气蚀损坏:这种蓄能器现在已很少使用。
气囊式蓄能器由耐压壳体、弹性气囊、充气阀、提升阀、油口等组成。
提升阀的作用是防止油液排尽后气囊挤出容器之外。
设计允许的最大压力比为4:1(最大压比为最高工作压力与预充气压力之比)。
气囊式蓄能器容积较大,反应灵敏,不易漏气,设有油气混杂的可能。
气囊式蓄能器的最佳放置方式是竖直放置,充气阀在上方,也可以水平放置,但一定要注意选择适当的充气压力并且限制最大排液流量。
隔膜式蓄能器有两个半球形壳体,两个半球之间夹着一个橡胶薄膜,将油和气分开,其最大压力比为8~l0:1,隔膜式蓄能器的重量和容积比最小,反应灵敏;缺点是容积小。
活塞式蓄能器利用浮动自由活塞将气相和液相隔开。
活塞和筒状蓄能器内壁之间有密封,其所推荐的压力比为4:1,其结构简单,寿命长.但由于活塞惯性大,有密封摩擦阻力等原因,反应灵敏性差,气体和液体有相混的可能性。
活塞式蓄能器的最佳放置方式是竖直放置,也可以水平放置,但一定要注意保持油液清洁,因为过脏的油液会损坏活塞密封2 蓄能器的维护对蓄能器最重要的维护是保持适当的充气压力。
随着时间的推移,所有蓄能器的充气压力都会下降,所以要根据使用要求定期检查并充到规定值。
蓄能器充气后,气体温度及压力都增加,经过5到l0分钟温度稳定下来以后,重新检测压力。
适当的充气压力对延长蓄能器使用寿命很重要。
当用于储存能量时,气囊式蓄能器的充气压力为系统最低工作压力的80%,活塞式蓄能器的充气压力比系统最低工作压力低0.7MPa,过高的充气压力或者降低了系统最低工作压力没有相应降低充气压力都会带来操作上的问题或者损坏蓄能器对于活塞式蓄能器来说,过高的充气压力使得蓄能器在系统最低工作压力排液时活塞太靠近端盖甚至撞击端盖,这将导致活塞及活塞密封的损坏,在这种情况下,常能听到活塞碰撞端盖的声音。
对气囊式蓄能器来说,过高的充气压力会将气囊推人提升阀,这会导致提升阀总成的疲劳损坏以及气囊的损坏,过高的充气压力是导致气囊损坏的最常见原因。
过低的充气压力以及增加系统压力没有相应增加充气压力也会加速蓄能器的损坏。
对于活塞式蓄能器来说,如果充气压力为零,活塞将被推向气体一端的端盖,也会产生撞击。
对气囊式蓄能器来说,若充气压力为零或过低,气囊会被挤入充气阀而损坏。
通常来说,这种不适当的充气压力对活塞式蓄能器的破坏程度要轻些。
3 蓄能器的失效蓄能器失效常被定义为在一定压力范围内不能充进或排出一定容积的油液,失效原因通常是原充气压力的增大或减小。
气囊式蓄能器的失效原因是气囊的破裂,这种失效是很迅速的。
活塞式蓄能器是逐渐失效的,失效原因通常有以下几种:(1)油液漏入气体一端。
这种失效通常是蓄能器在使用很长时间以后快速充放油所导致的。
磨损的活塞密封每一行程都将少量油液擦入气体端。
当气体端慢慢充满油液,充气压力就上升了。
这样蓄能器只能充进或排出少量的油液,因为可以测量出充气压力的上升,所以这种失效可以被预先察觉。
(2)气体泄漏。
当活塞密封损坏以后,气体就会漏入油液中。
活塞密封损坏的原因是长时间的使用以及油液不干净对密封的磨损。
气体也常常从充气阀及气体端盖密封处漏出。
低的充气压力会使排人系统的油液减少,这种充气压力的减少也可被预先察觉。
有几种方法可用来检测活塞式蓄能器的充气压力。
(1)关闭液压系统,将一个压力传感器或压力表装于气体端端盖上,等蓄能器中的油液全部排出及液压系统冷却下来以后,压力传感器或压力表就可指示出真实的压力。
(2)与气瓶连接的活塞式蓄能器,可在气体一端的端盖上装一个霍尔效应传感器,当活塞距离端盖在1mm内时可以被测知。
这就表明充气压力已经下降,系统需停下来检查:4 蓄能器的用途(1)作辅助动力源,减小装机容量。
某些液压系统的执行元件是间歇动作,其总的工作时间很短,该系统装设蓄能器后,在非工作期问,泵向蓄能器充油,在工作期间,泵与蓄能器一起向执行元件供油,这样就可以采用一一个较小的泵及动力机来完成工作,减小了动力机的功率有些液压系统虽不是间歇动作,但在一个工作循环内速度差别很大,如不装蓄能器,必须按系统需求的最大流量选择泵,装蓄能器后,就可按系统所需的平均流量来选择泵,这样也可以减小动力机的功率。
(2)消除脉动降低噪声。
如果液压系统中采用柱塞泵且其柱塞数较少时,系统的压力、流量等参数脉动很大,这将在液压系统中产生振动和噪声。
在系统中装设蓄能器,可显著地降低脉动,从而使对振动敏感的仪表及阀的损坏事故大为减少,同时可以显著地降低噪声。
(3)吸收液压冲击。
换向阀突然换向,执行元件运动的突然停止,都会在液压系统中产生压力冲击波。
这种压力冲击渡会引起系统压力的显著升高,造成系统中仪表、元件和密封装置的损坏,并产生振动和噪声。
在控制阀或液压缸等冲击源之前装设蓄能器,就可以吸收和缓冲这种液压冲击。
(4)补偿泄漏。
对于需长时间保压的液压系统,持续地开动泵来补偿内部泄漏是很不经济的。
可以用蓄能器补偿内部泄漏来保持所需的压力,而使泵卸荷,这样可以延长泵的使用寿命并减少能耗。
(5)作热膨胀补偿用。
某些封闭式液压系统,当系统受热时,液压油会发生体积膨胀,从而导致整个系统压力升高。
在系统中安装一个蓄能器,就会吸收油液体积的增加,将系统压力限制在安全范围内。
(6)作紧急动力源。
某些系统要求当液压泵发生故障或停电时,执行元件能继续完成必要的工作。
安装的蓄能器就可作这种紧急动力源,储存的能量在需要时可立即释放出来,应用场合包括在冶炼厂或电站关闭闸阀等。
(7)构成恒压油源。
工程上大多数液压控制系统的油源为恒压油源,蓄能器可与定量泵构成这类系统的恒压油源蓄能器还可以与恒压泵构成二次调节系统的恒压网络,这类系统的调速是通过改变变量马达的排量来实现的。
(8)蓄能器在能量回收方面的应用。
能量回收是节能的一个重要途径,很多场台下的动能、位置势能都可以回收利用,从而提高能量的有效利用率。
①回收车辆的制动能量在车辆制动过程中,车辆的惯性带动泵向蓄能器充油,回收车辆的制动能量,同时形成制动力矩,使车辆制动。
重新启动车辆时,蓄能器放出其储存的能量驱动泵呈马达工况带动车轮运转。
实验表明,对于需要频繁制动的城市公共汽车,制动能量的回收利用使得节油率可达3o%②回收工程机械动臂机构的位能。
许多工程机械如液压挖掘机、装载机、汽车起重机施工作业时,数万牛吨重的动臂需要频繁地升降,每次提臂过程中,动臂都要获得位能,常规系统中,动臂的位能在降臂过程中通过节流限速阀大部分转变成了热能,造成能量损失、油温升高。
在系统中加装蓄能器,使降臂过程中动臂的太部分位能转化为压力能储存在蓄能器中在再次升臂时,蓄能器中的油与油泵来油一起升臂,实现了能量回收利用,减少了发热。
③回收液压挖掘机转台的制动能量。
液压挖掘机的转台在工作中需频繁启制动,常规系统在制动过程中转台的动能需经缓冲阀转化为热能浪费掉,能量损失很大。
在液压系统中加装蓄能器,制动过程中驱动转台的液压马达在惯性作用下呈泵工况向蓄能器充油,将转台的动能转化为液压能储存起来,同时形成制动力矩对转台制动。
在转台再次启动时,蓄能器中的油释放出来带动马达驱动转盘。
实验表明,与常规系统相比加装蓄能器的回转系统可节能约30%④回收石油修井机及钻机管柱下落的重力势能。
常规石油修井机及钻机管柱下落的重力势能需要靠刹车消耗掉,能量损失很大。
特别研制的液压蓄能修井机及钻机可以用蓄能器回收管柱下落的重力势能,加以重新利用。
⑤回收电梯下行的重力势能。
采用蓄能器的撕型液压电梯节能控制系统,可以回收液压电梯下行的重力势能储存于蓄能器中,在电梯再次上行时释放出来,帮助油泵推动电梯上行。
5 蓄能器的使用选择针对不同应用场合选择不同的蓄能器是很重要的,有一些一般的规则可供使用选择时参考。
(1)对于吸收冲击和消除脉动,气囊式蓄能器和隔膜式蓄能器效果较好。
一般认为活塞式蓄能器反应灵敏性差,不宜用于吸收冲击和消除脉动,但实际上活塞式蓄能器与气囊式蓄能器在反应灵敏性上差别并不是很大。
Wisconsin Madison大学最近的实验表明,活塞式蓄能器与气囊式蓄能器在吸收冲击方面的差异并不显著。
(2)活塞式蓄能器对油液的清洁度要求较高,因为过脏的油液对活塞密封的损坏是很严重的,如果不能充分保证油液的清洁,最好选择气囊式蓄能器和隔膜式蓄能器。
以水为介质的系统也应选择气囊式蓄能器和隔膜式蓄能器,因为水易携带较多杂质,润滑性差,且会腐蚀活塞镀层(3)气囊式蓄能器的失效是瞬间失效,活塞式蓄能器的失效是逐渐失效,应根据不同的应用场合来选择。
如切削零件的机床应装气囊式蓄能器,因为瞬间失效易被察觉,由此造成的次品少,而活塞式蓄能器的逐渐失效不易被察觉,由此造成的次品多。
相反,汽车的转向和制动系统宜装括塞式蓄能器,因为气囊式蓄能器的瞬间失效会造成严重的事故。
(4)不适当的充气压力容易造成气囊式蓄能器的损坏,对活塞式蓄能器的损坏程度要轻些,所以气囊式蓄能器要求用户在操作保养方面更加细心。
(5)要求响应时间在25ms以下的应用场合选用气囊式或隔膜式蓄能器,要求响应时间为25ms或超过25ms的场合,气囊式、隔膜式或活塞式蓄能器都可选用。
(6)循环频率高的系统不宜选择活塞式蓄能器,因过高的循环频率会导致活塞运动不稳、活塞密封损坏,这种情况下宜选用气囊式或隔膜式蓄能器。
(7)气囊式蓄能器排液流量限制在1000L/min,采用大流量油口也可达到2700L/min,活塞式蓄能器一般用在排液流量大于2300L/min,储存油液容积大于70L的场台。
(8)隔膜式蓄能器的最大容积为5L,气囊式蓄能器的容积一般为5—70L(也可达到560L),活塞式蓄能器的最大容积可达450L。