ТЕХНИЧЕСКОЕ РУКОВОДСТВО · СХЕМЫ АККУМУЛЯТОРА · ГИДРАВЛИЧЕСКИЕ ПОДЪЕМНЫЕ ЦИЛИНДРЫ
Гидравлический аккумулятор
и контуры цилиндров лифта
Накопление энергии · Быстрое реагирование · Управление движением
Гидравлический аккумулятор в сочетании с подъемным цилиндром открывает возможности, недоступные для системы, работающей только с насосом: мгновенный пиковый расход, в несколько раз превышающий номинальную производительность насоса, поддержание давления и удержание нагрузки без работающего насоса, амортизация в цилиндрах подвески мобильного оборудования и контролируемое аварийное опускание при отключении основного питания. Комбинация аккумулятора и подъемного цилиндра используется в самых разных областях — от стабилизации морских платформ до автоматизированной загрузки прессов и управления движением подъемных платформ — везде, где насос не может реагировать достаточно быстро или не должен работать непрерывно. В данном руководстве рассматриваются основные конфигурации контуров «аккумулятор-подъемный цилиндр», методы расчета размеров и требования безопасности.
Быстрый отклик
Управление подвеской
ЦИЛИНДРЫ ПОДЪЕМНИКОВ · РАЗРАБОТКА СХЕМ АККУМУЛЯТОРОВ · ИЮЛЬ 2026
СПРАВОЧНАЯ ИНФОРМАЦИЯ · КЛЮЧЕВЫЕ ПАРАМЕТРЫ СХЕМЫ ЦИЛИНДРА ПОДЪЕМНИКА АККУМУЛЯТОРА
УСИЛЕНИЕ ПИКОВОГО ПОТОКА
3–10× насос
Аккумулятор способен разряжаться со скоростью, в 3–10 раз превышающей номинальный расход насоса, во время кратковременных пиков нагрузки на подъемный цилиндр.
КОЭФФИЦИЕНТ ПРЕДВАРИТЕЛЬНОЙ ЗАРЯДКИ
0,6–0,9 × P1
Давление предварительной заправки азотом установлено на уровне 60–90% от минимального рабочего давления подъемного цилиндра — это стандартная отправная точка для расчета размеров.
ПРАВИЛА БЕЗОПАСНОСТИ
Директива ЕС 2014/68/ЕС
Директива по оборудованию, работающему под давлением: все аккумуляторы с давлением выше 0,5 бар·литр должны соответствовать классификации PED и иметь маркировку CE в ЕС.
ИНТЕРВАЛ ПРОВЕРКИ
Каждые 2 года
В большинстве юрисдикций требуется формальная проверка аккумуляторов, превышающих пороговое значение PED, каждые 2 года — проверяется предварительная заправка и состояние резервуара.
РАЗДЕЛ 01
Типы и принципы работы аккумуляторов
Все гидравлические аккумуляторы накапливают энергию путем сжатия газового заряда (азота) за счет вытеснения масла. Три типа аккумуляторов различаются разделительным элементом между газом и маслом:
АККУМУЛЯТОР МОЗЖЕВОГО пузыра
Гибкая резиновая мембрана разделяет газовый и масляный заряды внутри сосуда под давлением. Наиболее распространенный тип для контуров подъемных цилиндров — быстрое реагирование благодаря низкой инерции мембраны, подходит для гашения пульсаций, обеспечения пикового расхода и регулирования плавности хода. Доступны мембраны объемом от 1 до 500 литров. Материал мембраны должен быть совместим с гидравлическим маслом — NBR для минерального масла, EPDM для жидкостей HFA/HFC. Срок службы мембраны: 3–10 лет в зависимости от режима работы и загрязнения.
ПОРШНЕВОЙ АККУМУЛЯТОР
Поршень со свободным плаванием и уплотнениями разделяет газ и масло. Лучше подходит для больших объемов (10–1000+ литров), высоких скоростей потока и загрязненных масляных сред, где существует риск выдавливания мембраны через впускной клапан. Из-за инерции поршня динамический отклик медленнее, чем у мембранных типов. Используется для аварийного опускания резервуаров, больших буферных систем и цилиндрических контуров для стабилизации морских платформ.
ДИАФРАГМЕННЫЙ АККУМУЛЯТОР
Гибкая мембрана, приклеенная к корпусу сосуда, разделяет газ и масло. Компактный, малообъемный (0,1–10 литров), очень быстродействующий и не требующий технического обслуживания — без сменной мембраны. Используется в контурах с небольшими подъемными цилиндрами, требующих гашения импульсов, компенсации утечек или очень малых аварийных объемов. Не подходит для высоких скоростей потока или больших объемов.
РАЗДЕЛ 02
Пиковый расход и накопление энергии в контурах подъемных цилиндров
Наиболее распространенная причина добавления аккумулятора в контур насосного цилиндра — обеспечение кратковременного пикового расхода, превышающего номинальную производительность насоса, что позволяет использовать меньший и более дешевый насос, сохраняя при этом требуемое время цикла. Такая конфигурация называется контуром насос-аккумулятор:
ЗАРЯДКА
ФАЗА
Между циклами работы подъемного цилиндра насос заряжает аккумулятор от минимального давления (P1) до максимального давления (P2). Насос работает с номинальным расходом — небольшой насос может полностью зарядить аккумулятор за интервал между циклами. Накопленный объем масла представляет собой энергию, доступную для следующего цикла работы подъемного цилиндра. Для того чтобы аккумулятор адекватно поддерживал работу подъемного цилиндра, интервал между циклами должен быть достаточно большим, чтобы насос успел полностью зарядить его до следующего цикла работы.
ТРЕБОВАТЬ
ФАЗА
Когда подъемный цилиндр требует расхода, аккумулятор разряжается со скоростью, ограниченной только сопротивлением клапана и трубопровода — потенциально в 5–10 раз превышающей номинальную производительность насоса в первые секунды разгрузки. Насос также одновременно подает расход, но аккумулятор обеспечивает большую часть пиковой нагрузки. По мере падения давления в аккумуляторе от P2 к P1 скорость разгрузки уменьшается, а вклад насоса увеличивается. По мере опорожнения аккумулятора давление в подъемном цилиндре снижается.
ДАВЛЕНИЕ
ОГРАНИЧЕНИЕ
Снижение давления во время разряда аккумулятора означает, что подъемный цилиндр получает меньшую силу по мере продвижения хода — это критически важный фактор для применений, где полная сила должна поддерживаться на протяжении всего хода. Если требуется постоянная сила, диапазон давления в аккумуляторе P2/P1 должен быть установлен таким образом, чтобы минимальное давление P1 оставалось выше минимального давления, необходимого подъемному цилиндру для завершения хода под полной нагрузкой. Широкое соотношение P2/P1 обеспечивает большую полезную энергию, но большее колебание давления; узкое соотношение обеспечивает более постоянную силу, но меньшую накопленную энергию.
В системах с подъемными цилиндрами, где к существующей системе, работающей только с насосом, будет добавлен аккумулятор, убедитесь, что предохранительный клапан существующего насоса установлен выше максимального давления заряда аккумулятора P2 — в противном случае насос откроет предохранительный клапан до того, как аккумулятор полностью зарядится. подъемный цилиндр Ассортимент продукции включает конфигурации с портами высокого давления, подходящие для прямого подключения к аккумуляторной линии.
РАЗДЕЛ 03
Система управления подвеской — Цилиндры подъема подвески мобильной техники
Система стабилизации движения представляет собой использование гидроаккумулятора в цилиндре подъемного механизма мобильной техники — обычно в цилиндре стрелы или крановой рукояти — для смягчения колебаний стрелы во время транспортировки по дорогам или движения по пересеченной местности на высокой скорости. Без системы стабилизации движения каждая неровность дороги передается непосредственно через жесткий гидравлический масляный столб в подъемном цилиндре на конструкцию стрелы и раму машины.
ПРОЕКТИРОВАНИЕ СХЕМ
Электромагнитный клапан соединяет аккумулятор с торцевым портом цилиндра подъемной стрелы в режиме движения. Клапан открывается оператором или автоматически при скорости движения выше заданного порога. Теперь стрела может немного перемещаться — азот в аккумуляторе сжимается при подъеме стрелы (цилиндр подъема выдвигается под действием инерции) и расширяется при падении стрелы назад. Обратный клапан предотвращает слишком сильное опускание стрелы; предохранительный клапан, ограничивающий давление, предотвращает чрезмерное поднятие стрелы.
РАСЧЕТ РАЗМЕРОВ АККУМУЛЯТОРА
Аккумулятор системы управления подвеской должен быть подобран таким образом, чтобы желаемый диапазон перемещения стрелы (обычно ±50–100 мм по вертикали) соответствовал изменению давления на 10–301 ТТ3 от номинального рабочего давления подъемного цилиндра. Слишком маленький аккумулятор приводит к очень жесткой пружине (небольшое изменение объема при большом изменении давления) — система управления подвеской практически не оказывает влияния. Слишком большой аккумулятор приводит к чрезмерно мягкой пружине — стрела подпрыгивает на каждом неровном участке пути.
МАШИНЫ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ ПОДВЕСКОЙ
В кранах-погрузчиках, цилиндрах подъема стрелы телескопических погрузчиков, подвеске стрелы сельскохозяйственных опрыскивателей и цилиндрах подъема опор выдвижных платформ для работы на пересеченной местности обычно используются гидроаккумуляторы системы управления подвеской. Функция управления подвеской автоматически отключается при переключении машины из режима движения в рабочий режим, что позволяет осуществлять полный гидравлический контроль положения подъемного цилиндра во время подъемных операций.
РАЗДЕЛ 04
Аварийное опускание — Аккумулятор в качестве резервного источника питания при отключении электроэнергии
Аккумулятор, используемый для аварийного опускания, накапливает достаточно энергии для опускания поднятой платформы подъемного цилиндра в безопасное положение при отказе основного гидравлического источника питания. Эта функция требуется для подъемных платформ для персонала (AWP), доковых уравнителей и промышленных ножничных подъемников в соответствии со стандартами EN 280 и EN 1570, где должен существовать альтернативный способ безопасного спуска, независимый от основного источника питания.
СХЕМА
ТРЕБОВАНИЕ
Аккумулятор должен постоянно поддерживать минимально необходимое давление, пока платформа поднята, — даже если насосный двигатель был выключен в течение нескольких часов. Аккумулятор соединен с подъемным цилиндром через электромагнитный клапан, который открывается только по команде аварийного опускания (ручное нажатие кнопки или автоматическое обнаружение отключения питания). Для обеспечения контролируемой скорости спуска необходимо регулировать расход через клапан управления потоком — неконтролируемый сброс аккумулятора в обратную линию подъемного цилиндра приведет к неконтролируемому спуску платформы с опасной скоростью.
ОБЪЕМ
НЕОБХОДИМЫЙ
Аккумулятор должен обеспечивать достаточный объем масла для опускания подъемного цилиндра с максимальной высоты до уровня пола. Этот объем равен площади торца крышки, умноженной на максимальный ход поршня: V_цилиндр = A × ход поршня. Для подъемного цилиндра с диаметром поршня 100 мм и ходом 1200 мм: V_цилиндр = (π/4 × 0,1²) × 1,2 = 9,4 литра. Аккумулятор должен обеспечивать как минимум этот объем масла, поддерживая при этом давление выше минимального, необходимого для открытия клапана регулирования потока на протяжении всего спуска — для этого требуется общий объем аккумулятора, как правило, в 2–3 раза превышающий требуемый объем масла, чтобы обеспечить расширение газа и поддержание давления.
МОНИТОРИНГ
ТРЕБОВАНИЕ
Стандарт EN 280 требует наличия реле давления на аварийном аккумуляторе с визуальным или звуковым сигналом тревоги на кабине оператора, когда давление в аккумуляторе падает ниже минимального уровня, необходимого для полного аварийного спуска. Это гарантирует, что оператор узнает о нарушении функции аварийного спуска до того, как возникнет ситуация, в которой она может потребоваться. Давление в аккумуляторе должно проверяться и подтверждаться выше минимального уровня при каждой проверке платформы — низкое давление в аккумуляторе является нарушением безопасности, требующим устранения до начала эксплуатации машины.
РАЗДЕЛ 05
Расчет необходимого размера аккумулятора — пример решения.
Стандартный расчет размеров мембранного гидроаккумулятора для работы в цилиндре подъемника при пиковом расходе выполняется в пять этапов. В приведенном ниже примере рассчитывается размер гидроаккумулятора для подачи 8 литров масла за 3 секунды в цилиндр подъемника, работающий при давлении в системе от 160 до 200 бар:
ПРИМЕР РАСЧЕТА — ЗАПРАВКА 8 ЛИТРОВ, P1 = 160 бар, P2 = 200 бар, P0 = 140 бар (предварительная заправка)
①
Необходимый объем пригодного для использования масла: ΔV = 8 литров
②
Фактор газового закона (адиабатический, n = 1,4): Соотношение = (P2/P1)^(1/1,4) = (200/160)^0,714 = 1,25^0,714 = 1,175
③
Объем газа при P1 (минимальное рабочее давление): V_gas_P1 = ΔV / (1 − 1/Ratio) = 8 / (1 − 1/1.175) = 8 / 0.149 = 53,7 литра
④
Общий объем аккумулятора после предварительной зарядки: V_total = V_gas_P1 × (P1/P0)^(1/n) = 53,7 × (160/140)^(1/1,4) = 53,7 × 1,143^0,714 = 53,7 × 1,101 = 59,1 литра → Выберите 60-литровый аккумулятор
⑤
Проверка: При давлении P2 = 200 бар объем газа = 60 × (140/200)^(1/1,4) = 60 × 0,7^0,714 = 60 × 0,744 = 44,6 литра. Объем пригодного для использования масла = 60 − (60 × (140/160)^0,714) = 60 − 53,7 = 6,3 литра. Для обеспечения запаса в 8 литров необходимо перенастроить аккумулятор на 65 литров: V_total ≈ 65 литров. ВЫБРАНО: 65-литровый мембранный аккумулятор, P0 = 140 бар, P2 = 200 бар макс.
Для контуров подъемных цилиндров, требующих подбора аккумулятора, наши инженеры могут рассчитать необходимый объем аккумулятора, давление предварительной зарядки и параметры подключения. гидравлический цилиндр промышленного назначения В ассортимент входят подъемные цилиндры с портами высокого давления на торцах и фитингами для подключения аккумулятора, обеспечивающими прямую интеграцию с аккумулятором.
РАЗДЕЛ 06
Требования безопасности, инспекции и регулирования
Гидравлические аккумуляторы классифицируются как сосуды под давлением в соответствии с Директивой ЕС об оборудовании, работающем под давлением (PED 2014/68/EU) и аналогичными национальными нормативными актами по всему миру. Каждая система подъемного цилиндра, оснащенная аккумулятором, должна соответствовать применимым нормам для сосудов под давлением в отношении проектирования, сертификации и периодической проверки:
МАРКИРОВКА ПЕШЕХОДОВ
Любой аккумулятор с произведением давления на объем (бар × литр) выше 50 должен иметь маркировку CE в соответствии с Директивой ЕС 2014/68/ЕС. Аккумулятор объемом 10 литров при давлении 200 бар имеет произведение давления на объем 2000 — значительно выше порогового значения. Маркировка CE должна сопровождаться декларацией соответствия и технической документацией, включающей расчеты конструкции, сертификаты на материалы и протоколы испытаний. Аккумуляторы без маркировки CE не могут быть законно установлены в оборудовании государств-членов ЕС.
ВЫПУСКНОЙ КЛАПАН
Каждый гидроаккумулятор в контуре подъемного цилиндра должен быть оборудован ручным или автоматическим сливным (сбросным) клапаном, позволяющим полностью сбросить давление со стороны масла перед проведением любых работ по техническому обслуживанию контура. Забыть сбросить давление в аккумуляторе перед открытием контура, содержащего его, — одна из наиболее распространенных причин серьезных травм в гидравлической системе: аккумулятор накапливает достаточно энергии, чтобы выбросить фитинги и масло со смертельной скоростью, если отверстие будет открыто под давлением.
ЕЖЕГОДНАЯ ПРОВЕРКА
Давление предварительной заправки необходимо проверять ежегодно с помощью комплекта для заправки азотом при полностью сброшенном давлении в масляной части. Давление предварительной заправки должно находиться в пределах ±2 бар от указанного значения. Падение давления предварительной заправки более чем на 5 бар указывает на утечку через мембрану или газовый клапан — аккумулятор необходимо снять для осмотра и повторной заправки, прежде чем контур подъемного цилиндра будет снова введен в эксплуатацию. Никогда не используйте воздух или кислород в качестве замены азота — кислород, контактирующий с минеральным маслом под высоким давлением, представляет опасность взрыва.
2-ЛЕТНЯЯ ПРОВЕРКА
В большинстве стран-членов ЕС и в соответствии с британскими правилами требуется формальная проверка аккумуляторов, превышающих пороговое значение PED, компетентным лицом каждые 2 года. Проверка включает в себя: проверку перед заправкой, состояние мембраны (цвет и внешний вид масла со стороны азота газового клапана указывают на повреждение мембраны), состояние внешней оболочки (коррозия, повреждения от ударов, покрытие), а также состояние портов и клапанов. Протокол проверки должен храниться вместе с документацией к аппарату.
ТЕХНИЧЕСКИЕ ВОПРОСЫ И ОТВЕТЫ
Вопросы по схемам аккумуляторов
В 01
В нашем контуре подъемного цилиндра требуется замена аккумулятора — можно ли установить аккумулятор большей емкости для повышения эффективности при пиковых нагрузках?
Да, более крупный аккумулятор улучшит пиковый расход за счет хранения большего объема полезного масла, но перед простой установкой замены необходимо учесть несколько ограничений. Во-первых, монтаж и соединение трубопровода на машине могут соответствовать только определенному размеру корпуса — проверьте имеющееся физическое пространство. Во-вторых, предохранительный клапан аккумулятора (если он установлен в контуре) может потребовать перенастройки для увеличенного объема масла — более крупный аккумулятор может сбрасывать больше масла в случае отказа, увеличивая потенциальную опасность. В-третьих, насосу и двигателю может потребоваться больше времени для перезарядки, если общий объем аккумулятора значительно увеличится — убедитесь, что межцикловый интервал по-прежнему достаточен для полной зарядки до следующего запроса на подъемный цилиндр. В-четвертых, классификация PED может измениться — более крупный сосуд при том же давлении может перейти в более высокую категорию PED, требующую другого уровня оценки соответствия. Перед установкой более крупного агрегата необходимо подтвердить все четыре фактора. Если ограничения соблюдены, более крупный аккумулятор является простым улучшением пиковой производительности без замены самого подъемного цилиндра.
В 02
При проверке предварительной заправки аккумулятор в цепи аварийного опускания нашей подъемной рабочей воды показывает наличие масла в газовой части — что это означает?
Наличие масла в газовой части аккумулятора однозначно указывает на неисправность разделительного элемента (камеры или диафрагмы) — масло и азот больше не разделены. Аккумулятор больше не функционирует как устройство хранения энергии и должен быть немедленно выведен из эксплуатации. Для аккумулятора аварийного спуска AWP это означает недоступность функции аварийного спуска машины — машину нельзя эксплуатировать с поднятым персоналом до замены аккумулятора и проверки функции аварийного спуска. Для замены камеры: полностью сбросить давление в масляной части, сбросить заряд азота через газовый клапан, разобрать аккумулятор, снять и утилизировать неисправную камеру, установить новую камеру (из того же материала и размера, что и оригинальная), собрать, заправить азотом до заданного давления предварительной заправки и проверить предварительную заправку перед повторным подключением к цепи. Всегда имейте при себе запасную камеру аккумулятора для систем аварийного спуска AWP, если машина находится вдали от сервисных центров — интервал проверки в 2 года не гарантирует, что камера не выйдет из строя между проверками, особенно в условиях высокой интенсивности эксплуатации.
В 03
Система управления движением нашего форвардера активирована, но стрела по-прежнему сильно подпрыгивает на неровной местности — возможно, вышел из строя аккумулятор?
Сильная тряска при активной системе управления подвеской чаще всего указывает на то, что давление предварительной заправки азотом повысилось слишком сильно по сравнению с рабочим давлением подъемного цилиндра — аккумулятор слишком жесткий, чтобы позволить стреле двигаться. Это происходит, когда предварительная заправка установлена правильно при одном режиме нагрузки, а затем машина используется со значительно меньшей нагрузкой — меньшая нагрузка на подъемный цилиндр стрелы при более низком рабочем давлении означает, что газовая пружина аккумулятора слишком жесткая по сравнению с силой, пытающейся ее сжать. Проверьте предварительную заправку: если она превышает 90% от номинального рабочего давления подъемного цилиндра при текущей нагрузке, система управления подвеской будет неэффективна. Снизьте предварительную заправку до 60–70% от минимального рабочего давления подъемного цилиндра при самой легкой типичной нагрузке. Вторичная причина — частичное закрытие электромагнитного клапана системы управления подвеской — убедитесь, что он полностью открыт при включении системы управления подвеской, проверив движение золотника клапана. Наконец, убедитесь, что обратный клапан аккумулятора не заклинил в закрытом положении, так как это помешало бы выдвижению стрелы во время фазы подъема и привело бы к асимметричному, одностороннему движению.
В 04
Можно ли использовать существующий аккумулятор в цилиндре подъемника для выполнения нескольких функций одновременно — подачи воды в пиковый поток и аварийного опускания?
Технически да, но это требует тщательного расчета размеров и проектирования схемы, чтобы обеспечить поступление достаточного количества энергии от общего аккумулятора для обеих функций. Основной риск совместного использования заключается в том, что пиковое потребление полностью или частично разряжает аккумулятор, оставляя недостаточное давление и объем для последующего аварийного спуска. Для безопасного совместного использования аккумулятор должен быть рассчитан на сумму обоих потребностей, а не на большее из них. Кроме того, схема должна включать реле минимального давления, которое предотвращает снижение давления в аккумуляторе ниже минимального давления аварийного спуска: когда давление падает до аварийного минимума, приоритетный клапан блокирует схему пикового потребления и резервирует оставшуюся энергию исключительно для аварийного спуска. Такая конструкция приоритетной схемы сложнее, чем отдельные выделенные аккумуляторы, и создает дополнительную точку отказа в приоритетном клапане. Для платформ, перевозящих персонал, где функция аварийного спуска имеет критически важное значение для безопасности, предпочтительным и наиболее надежным подходом является использование выделенного аккумулятора, рассчитанного исключительно на аварийный спуск, заряжаемого от основной системы и изолированного от всех других потребностей. Пиковые потребности в расходе воды удовлетворяются отдельным аккумулятором в контуре подъемного цилиндра без риска нарушения работы системы безопасности.
КОНСТРУКЦИЯ СХЕМЫ ПОДЪЕМНОГО ЦИЛИНДРА АККУМУЛЯТОРА
Требуется интеграция аккумулятора в контур цилиндра вашего лифта?
Наши инженеры подбирают размер аккумулятора, выбирают предварительную зарядку и определяют схему расположения клапанов контура для обеспечения максимального расхода, регулирования подвески или аварийного опускания — в сочетании с соответствующим оборудованием. подъемный цилиндр Настройка порта для прямого подключения аккумулятора.
Редактор: Cxm
