Давление в гидробаке насосной станции: Давление в гидроаккумуляторе: советы экспертов

Насосная станция с гидроаккумулятором

Гидроаккумулятором именуется емкость, выполненная из стального листа и способная удерживать под давлением номинальный объем жидкости. В его задачи не входит создание требуемых значений давления в трубах, для этих целей используются насосы либо подпорные башни (при установке бака для насосной станции в систему централизованного водяного снабжения). А предельные величины этого параметра зависят от трех факторов: места установки, назначения и типоисполнения.

Сегодня существует две основные вариации бака для насосной станции: вертикального исполнения и горизонтального.

Главными задачами для этих устройств являются:

• поддержание стабильных (в определенных границах) показателей давления;

• предохранение гидросистемы от гидроударов и резких перепадов давления;

• продление эксплуатационного периода насосных агрегатов в результате уменьшения частоты циклов включения/выключения;

• автономное функционирование системы при отключении электропитания либо водоснабжения на протяжении времени, определяемого величиной водорасхода и объемом бака для насосной станции.

Устройство, принцип действия гидробака

Обязательными элементами конструкции данного резервуара являются:

• Герметичный корпус, выполняемый из листовой стали — оцинкованной либо обработанной другим способом для повышения антикоррозийных свойств.

• Мембрана, разделяющая резервуар на два отделения — для воздуха и воды. Данный конструктивный элемент, выполняющий основную рабочую функцию, изготавливается на основе бутила.

• Пневматический клапан, расположенный в торцевой части воздушного отсека. Назначением этого устройства является регулировка давления воздуха в

  баке для насосной станции— подкачка с помощью насоса при его нехватке и сброс при избытке. В модификациях небольшого объема может использоваться вместо пневмоклапана вентиль либо тройник со стороны водяного отделения.

Принцип работы гидроаккумулятора следующий:

При первичной подаче воды повышаются показатели давления в воздушном отсеке гидробака до величины, при которой реле отключает питание насосного агрегата. Затем по мере расхода воды из другого отсека бака происходит разрежение сжатого в воздушной камере воздуха, и по достижении его величины нижнего предустановленного предела реле активирует насос. Далее цикл повторяется с частотой, зависящей от рабочего объема используемого расширительного мембранного бака, и интенсивности водопотребления.

В определенных границах можно изменять заводские установки срабатывания реле давления насосной станции, тем самым увеличивая/уменьшая цикличность включения/отключения насосного оборудования, одновременно ухудшая/улучшая качество водоснабжения в исполнительном трубопроводе. Для бытовых целей нормальными являются показатели разницы давления в границах 1,4…1,5 бар для 20-25-литровых резервуаров и 1,4…1,7 бар для 50-100-литровых.

В инструкции к каждому гидроаккумулятору указаны предельные значения, выходить за которые крайне не рекомендуется. Если показания манометра меньше минимальных, повышается вероятность контакта материала мембраны со стенками резервуара, что влечет за собой преждевременный износ данного конструктивного элемента, а при превышении максимальных значений уменьшается объем заполнения гидробака водой и увеличивается цикличность включения насосных агрегатов.

Чем ближе смонтирован гидроаккумулятор к насосу, тем эффективнее работа системы.

Какое давление в гидроаккумуляторе насосной станции

В инструкции к каждому реле можно найти требуемые параметры давления в гидробаке. Обычно значение, при котором релейный механизм срабатывает на отключение насосной станции, выше на 1,4…1,7 бар показателя активации.

Процесс настройки реле выглядит следующим образом:

• Посредством насоса нагнетается вода в мембранный расширительный бак до величины давления, несколько превышающей значение в 1 бар (обычно 1,2…1,3 бар). После этого отключаем насосный агрегат.

• Снимаем кожух с реле давления и производим вращение большего регулирующего подпружиненного элемента по часовой стрелке с небольшой скоростью. Когда услышим характерный щелчок, свидетельствующий о замыкании контактов, вращение прекращаем. Таким образом мы установили нижний предел срабатывания насосного агрегата.

• Возвращаем на место кожух, вновь включаем насосную станцию, которая доводит давление в расширительном резервуаре до максимального показателя (нижний предел + рекомендованная производителем разница), после чего опять отключаем агрегат.

• Снимаем крышку, вращаем также по часовой стрелке меньшую регулировочную гайку до щелчка. Мы установили значение дифференциала.

Осталось установить кожух реле, включить насос, открыть вентиль слива воды после гидробака. Дождаться активации агрегата по достижении низшего порога давления и отключения при максимальных установленных показателях. В случае необходимости откорректировать установленные значения.

Главные причины нарушения работоспособности гидробаков и распространенные поломки

Основными причинами выхода из строя и поломок гидроаккумуляторов являются:

Перед определением причин падения напора необходимо выяснить расчетные значения рабочего давления в гидробаке станции.

К наиболее частым нарушениям в работе данного элемента системы относятся:

• неверные показатели давления;

• выход из строя реле;

• разрыв или деформация мембраны, а также корпуса.

Устранить неисправности можно путем:

• Нагнетания/сброса давления в воздушной камере.

• Замены реле.

• Восстановления непригодной мембраны.

• Восстановления поврежденного корпуса.

• Регулирования дифференциала соответственно эксплуатационному режиму насоса.

Одним из самых важных факторов обеспечения продолжительной и эффективной работы гидробака и системы в целом является правильный выбор объема бака, который следует высчитать до момента его приобретения/установки.

Гидроаккумулятор необходимо периодически проверять, не реже чем раз в 2-3 месяца полного очищения от загрязнений требует основной рабочий элемент гидробака — мембрана. Необходимо в процессе эксплуатации регулярно осуществлять контроль над давлением воздуха — подкачивать или стравливать в случае обнаружения некорректных режимов работы гидросистемы.

Давление в насосной станции — Регулировка насосной станции

Насосная станция, обеспечивает водоснабжением частные дома и состоит из гидроаккумулятора, блока автоматики и электронасоса. Приобрести ее можно как в комплекте, так и самостоятельно собрать из отдельных комплектующих.

Главное отличие поверхностного насоса от насосной станции в наличии системы управления, основанной на показателях давления.

Состоит она из следующих компонентов:

• Гидроаккумулятор – металлическая емкость с ниппелем, внутри находится резиновая груша;
• Поверхностный электрический насос;
• Манометр – прибор, измеряющий давление;
• Реле – управляющий элемент;
• Соединительная арматура.

К станции подводится труба, всасывающая воду, оборудованная сетчатым фильтром и обратным клапаном. На выходе подключается труба, распределяющая воду по всему дому. Некоторые модели насосных станций уже укомплектованы сетчатым фильтром и обратным клапаном, в этом случае нет необходимости устанавливать их во всасывающую трубу.

Задача автоматики насосной станции состоит в отслеживании в системе давления воды и на основании показаний включать или отключать гидронасос. Для реализации этого процесса в состав установки входит манометр (для контроля) и реле (для управления помпой).

Гидроаккумулятор

Бак для насосной станции состоит из металлической емкости и герметичной мембраны внутри (резиновой груши). Внутри груши находится вода, снаружи – воздух.

Работу автоматической насосной станции можно разделить на два цикла:

1. Насос закачивает воду в грушу пока давление не достигнет верхнего значения, после чего насос автоматически отключается.
2. Открывание крана или включение бытовой техники, использующей воду, приводит к тому, что бак начинает опустошаться, что приводит к снижению давления и, по достижению нижней отметки, включению помпы.

После заполнения мембраны водой, реле давления отключает насос. Опустошенная мембранная перегородка сжимается и прижимается ко входному патрубку на фланце. Срабатывает реле, включается насос. Груша наполняется водой, водное давление падает, а воздушная часть напротив уменьшается и давление газа растет до тех пор, пока не достигнет заданной отметки и насос снова не отключится. Такое взаимодействие жидкость-газ через гибкую перегородку есть основа принципа действия мембранного бака водной насосной станции.

Больший размер бака позволит помпе реже включатся, что увеличит его срок эксплуатации, а также уменьшит износ самой мембраны.

Как настроить реле давления

Реле содержит две пружины с регулировочными винтами, отмеченными маркировкой (ДР и Р). Малая пружина отвечает за контроль максимального давления, при котором электрическая цепь размыкается и насос отключается. Большая пружина замыкает электрическую цепь, когда в баке мало воды и давление снижается. Вращая винт, нужно регулировать уровень давления для корректной работы станции.

Обычно нижнее давление составляет порядка 1.4 бар, а высокое задается производителем и менять его не рекомендуется, запорная арматура может не выдержать такие нагрузки. Разница между нижним и верхним показателем не должна превышать 1.5 бар, чем меньше эта разница, тем лучше.

Причины отсутствия давления в системе и способы их решения

Падение давления заставляет помпу включаться чаще, а то и вообще работать постоянно. Самыми распространенными являются следующие причины:

• Течь в трубопроводе – разгерметизация соединительной арматуры или трещины в трубах вызывают протечку. В результате давление падает, контакты замыкаются и насос включается. Внимательно исследуйте всю магистраль и устраните течь;
• Разрыв мембраны (груши) внутри гидроаккумулятора – после наполнения бака водой, насос отключается, но как только открывается кран или включается бытовая техника, использующая воду, помпа сразу включается. Кажется, что бак отсутствует. Чтобы удостоверится, что мембрана изношена, нужно надавить на клапан золотника. Пошла вода – надо заменить грушу или весь бак целиком;
• Нарушен баланс между нижним и верхним давлением – показатели верхнего и нижнего давлений и разницу между ними. Давление включения должно соответствовать – 2,5 – 3,0 бар, а отключения – 1,5-1,8 бар. При несоответствии, подкачиваем обычным насосом и сняв крышку реле, с помощью регулировочных пружин выставляем нужные значения.

Патент США на гидростатическую систему и насосную станцию ​​для нефте- или газопровода. Патент (Патент № 11,111,908, выдан 7 сентября 2021 г.) и, более конкретно, к насосной станции для нефте- или газопровода, имеющей такую ​​гидростатическую систему, где гидростатическая система используется для запуска двигателя внутреннего сгорания насосной станции. Гидростатическая система имеет источник гидравлического давления, первый гидродвигатель, имеющий выходной вал, формирующий выходную механическую мощность гидростатической системы, и/или по меньшей мере один потребитель, который снабжается находящейся под давлением гидравлической средой от источника давления.

Первый гидромотор для собственного движения и/или, по меньшей мере, один потребитель для наддува соединены с источником давления посредством напорной линии.

В насосных станциях для нефте- или газопроводов, также называемых компрессорными станциями, используются двигатели внутреннего сгорания, такие как большие газовые двигатели, которые приводят в движение один или несколько питающих насосов для подачи среды — нефти или газа — по трубопроводу. Такие газовые двигатели имеют, например, мощность от 1800 до 11000 л.с. и пусковой момент, например, 32000 Нм при 4000 л.с. В этом случае начальная скорость вращения может составлять, например, 65 об/мин и должна быть достигнута в течение 30 секунд.

Традиционно для запуска двигателя внутреннего сгорания используется среда, подаваемая по трубопроводу, в частности газ. По экологическим причинам это больше не желательно.

Альтернативные пусковые устройства двигателей внутреннего сгорания раскрыты в RU 2 035 614 С1 и ЕС 1 072 269 У.

Применение гидростатической системы в частности для пуска соответствующего двигателя внутреннего сгорания, но и вообще независимо от данной заявки, например, как правило, для приведения в движение гидравлического двигателя или для снабжения потребителя гидравлической средой под давлением, имеет тот недостаток, что обычно потребляемая мощность гидравлического двигателя или давление, подаваемое на потребителя, регулируются регулируемыми дроссельными шайбами; это связано с рассеянием и снижением эффективности. Также известно использование гидравлического двигателя вместо такой диафрагмы; это также вызывает желаемое снижение давления, а также преобразует давление в механическую движущую силу, которая, в свою очередь, может быть преобразована в электрическую энергию в подключенном электрическом генераторе. При таком расположении мощность, поглощаемая гидравлическим двигателем, и, следовательно, перепад давления в гидравлическом двигателе, могут легко регулироваться. Недостатки этого решения, однако, заключаются в том, что гидравлическая энергия преобразуется в электрическую энергию и, таким образом, больше не доступна непосредственно в гидравлической системе, а также в том, что необходимо обеспечить электрическое управление, что влечет за собой дополнительные расходы.

Первый недостаток, заключающийся в том, что гидравлическая энергия преобразуется в электрическую энергию и, таким образом, больше не может быть использована в гидростатической системе без обратного преобразования, особенно серьезен, если в качестве источника давления для гидростатической системы предусмотрен гидроаккумулятор, поскольку отбирается больше энергии. от него, чем это необходимо для приведения в движение гидромотора или подачи давления к потребителю. Это является особенно серьезным недостатком при использовании гидростатической системы для запуска сравнительно большого двигателя внутреннего сгорания в насосной станции нефте- или газопровода, поскольку запуск связан с особенно высокими энергозатратами, исходя из приведенных выше рабочих характеристик.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Целью настоящего изобретения является создание гидростатической системы, которая лишена упомянутых выше недостатков и позволяет эффективно управлять гидравлическим давлением, подаваемым на потребителя, и/или тяговой мощностью гидравлического двигателя, например, двигатель внутреннего сгорания, в частности в насосной или компрессорной станции нефте- или газопровода.

Изобретение достигает этой цели с помощью гидростатической системы, имеющей признаки независимых пунктов формулы изобретения. Выгодные и особо целесообразные варианты исполнения изобретения, а также насосная станция для нефте- или газопровода приведены в зависимых пунктах формулы изобретения.

Согласно решению изобретения можно добиться снижения давления в гидростатической системе за счет использования дополнительного гидромотора, приводящего в движение гидронасос, который в свою очередь подает гидравлическую среду на напорную сторону потребителя и/или первый гидравлический двигатель, так что объемный расход гидравлической среды через первый гидравлический двигатель и/или нагрузку увеличивается, а энергия, содержащаяся в потоке гидравлической среды, подаваемой через гидравлический насос, остается в гидростатической системе в виде гидравлической энергии. С помощью решения согласно изобретению может быть достигнута более высокая эффективность, чем с регулируемой диафрагмой; а благодаря возможности точного управления исключаются нежелательные силы и/или крутящие моменты, которые могут привести к быстрому ускорению и создать опасные условия.

Согласно альтернативной конструкции гидронасос используется для подачи гидравлической среды под давлением к первому гидромотору и/или потребителю.

Подробно, согласно одному варианту осуществления, гидростатическая система согласно изобретению содержит источник гидравлического давления; и первый гидромотор, имеющий выходной вал, формирующий выход механической мощности гидростатической системы, и/или по меньшей мере один потребитель, который снабжается находящейся под давлением гидравлической средой от источника давления.

Первый гидромотор для собственного движения и/или по меньшей мере один потребитель для наддува соединен(ы) с источником давления посредством напорной линии.

В соответствии с изобретением предоставляется гидродвигатель/насосный агрегат, содержащий дополнительный гидродвигатель (в дополнение к первому гидродвигателю и/или дополнительно к, по крайней мере, одному потребителю) и гидронасос, соединенные пропульсивно друг с другом, так что гидравлический насос может приводиться в движение дополнительным гидравлическим двигателем.

Дополнительный гидродвигатель соединен с источником давления посредством напорной магистрали либо для собственного движения последовательно с первым гидродвигателем, и/или последовательно с хотя бы одним потребителем; и гидравлический насос имеет напорную сторону, через которую он соединяется с напорной линией. Таким образом, гидравлический насос подает гидравлическую среду под давлением, в частности, из источника гидравлического давления, такого как бак, в напорную линию, поэтому эта гидравлическая среда, в свою очередь, доступна для первого гидравлического двигателя и/или, по меньшей мере, для один потребитель.

В соответствии с альтернативной конфигурацией изобретения нет необходимости снабжать первый гидромотор и/или потребитель гидравлической средой под давлением непосредственно от источника давления; скорее, гидравлический двигатель блока гидравлического двигателя/насоса, который приводит в движение гидравлический насос, соединяется с источником давления посредством напорной линии для собственного движения, и либо первый гидравлический двигатель соединяется со стороной нагнетания гидравлического насоса для собственного движения, и/или потребитель подключен к напорной стороне гидронасоса для снабжения гидравлической средой под давлением.

Предпочтительно предусмотрен гидравлический резервуар, в частности, в виде гидравлического бака или гидравлического отстойника, из которого подается источник гидравлического давления с помощью, по меньшей мере, одного подкачивающего насоса. Затем нагнетательный насос может работать так, чтобы работать непосредственно в качестве источника гидравлического давления, который обеспечивает гидравлическую среду под давлением без промежуточного хранилища. Особенно предпочтительно, чтобы источник гидравлического давления имел, по меньшей мере, один аккумулятор давления, к которому через нагнетательную сторону подкачивающего насоса подключен подкачивающий насос для подачи гидравлической среды в аккумулятор давления.

Существуют различные способы приведения в движение нагнетательного насоса. Однако предпочтительно для приведения в движение подкачивающего насоса предусмотрен электродвигатель.

Гидравлический насос предпочтительно имеет всасывающую сторону, которая соединена с гидравлическим резервуаром посредством всасывающей линии. Таким образом, в одном варианте осуществления с аккумулятором давления, аккумулятор давления и блок двигателя/насоса могут питаться от одного и того же гидравлического резервуара.

В соответствии с одним вариантом осуществления изобретения источник гидравлического давления имеет множество аккумуляторов давления. Такие аккумуляторы давления могут заполняться либо одновременно, либо последовательно с помощью, по меньшей мере, одного нагнетательного насоса. Такие аккумуляторы давления также могут разряжаться либо одновременно, либо последовательно, чтобы снабжать первый гидромотор и/или, по меньшей мере, одного потребителя гидравлической средой под давлением.

В соответствии с одним из вариантов осуществления изобретения в напорной линии предусмотрен регулируемый дроссельный клапан для регулирования давления на входной или выходной стороне первого гидромотора и/или на входной или выходной стороне хотя бы один потребитель. В альтернативном варианте осуществления изобретения регулируемый дроссельный клапан для управления давлением соответственно предусмотрен в напорной линии на входной или выходной стороне дополнительного гидромотора. В частности, в этом случае дополнительный гидромотор и гидронасос могут быть жестко соединены друг с другом для приведения гидронасоса в движение. Из-за блока двигателя/насоса регулируемый дроссельный клапан может быть меньше, чем у обычной конструкции, и, таким образом, может производить меньше рассеиваемой энергии.

Пропульсивная связь между дополнительным гидромотором и гидронасосом предпочтительно должна быть исключительно механической, в частности посредством указанной жесткой муфты, которая может быть образована, например, валом, на котором установлены рабочие колеса дополнительного гидромотора. и гидравлический насос или соединен с гидравлическим насосом жестко на кручение.

Для того чтобы сделать регулируемый дроссельный клапан еще меньше в напорной магистрали или полностью отказаться от него, по крайней мере один из двух узлов — дополнительный гидромотор и/или гидронасос — может быть выполнен в виде регулируемый блок, т.е. двигатель с регулируемым рабочим объемом и/или насос с регулируемым рабочим объемом, имеющий регулируемый регулируемый объем подачи за один оборот и, в частности, имеющий регулируемый объем рабочего объема; в частности, в варианте поршневого двигателя переменно регулируемый рабочий объем соответствующего агрегата.

Согласно одному варианту осуществления изобретения в тяговом соединении между дополнительным гидродвигателем и гидромуфтой предусмотрена трансмиссионная передача с регулируемым передаточным числом. Таким образом, скорость гидравлического насоса отделена от скорости дополнительного гидравлического двигателя, так что потреблением мощности блока двигатель/насос можно управлять, регулируя скорость вращения. Опять же, дроссельный клапан, установленный в напорной линии, может быть уменьшен и использоваться только для управления вне диапазона регулирования скорости вращения или даже может быть полностью исключен.

Если и дополнительный гидромотор, и гидронасос выполнены регулируемыми, дроссельный клапан в принципе может быть полностью исключен, а весь диапазон регулирования может быть охвачен исключительно за счет переменной регулировки объема подачи за оборот обоих этих агрегатов. .

В дополнение к первому гидродвигателю и дополнительному гидродвигателю предпочтительно снабжается, по крайней мере, один дополнительный гидродвигатель и/или, по крайней мере, один потребитель, в котором гидравлическая среда расширяется или потребляется, и эти агрегаты также являются или могут быть соединен с напорной линией.

В соответствии с одной конфигурацией изобретения электрический генератор или электродвигатель-генератор соединены с блоком гидравлического двигателя/насоса для аккумулирования энергии или обратимого аккумулирования энергии. Генератор или электродвигатель-генератор соответственно преобразует тяговую мощность в электрическую энергию, так что эта энергия может либо храниться в накопителе электрической энергии, либо использоваться для другого электрического блока. Соответственно, когда предусмотрен мотор-генератор, электроэнергия из накопителя энергии может быть преобразована в тяговую энергию для приведения в движение блока гидравлического двигателя/насоса, то есть дополнительного гидравлического двигателя и/или гидравлического насоса.

Согласно примерному варианту осуществления изобретения дополнительный гидродвигатель может работать как гидронасос с изменением направления потока протекающей через него гидравлической среды или без него. Движение может быть обеспечено, например, указанным электродвигателем-генератором или переключаемым гидравлическим насосом, так что он может приводиться в действие двигателем.

Если гидравлический насос может приводиться в действие двигателем, его также можно использовать для сброса энергии давления из гидростатической системы.

Если дополнительный гидромотор может работать в качестве гидронасоса, то в результате может быть повышен перепад давления на первом гидромоторе и/или хотя бы на одном потребителе. Однако с помощью подходящего переключающего устройства дополнительный гидравлический двигатель можно также использовать в насосном режиме для уменьшения перепада давления. Как правило, дополнительный гидравлический двигатель может также использоваться в насосном режиме для снабжения подсистемы гидростатической системы более высоким давлением гидравлической среды, так что соответствующий насос высокого давления может быть исключен.

Насосная станция для нефте- или газопровода согласно изобретению имеет по меньшей мере один питательный насос для подачи нефти или газа по трубопроводу. Кроме того, для приведения в движение по меньшей мере одного питательного насоса предусмотрен по меньшей мере один двигатель внутреннего сгорания.

Двигатель внутреннего сгорания соединяется с гидростатической системой согласно изобретению, которая затем конструируется как двигательная установка с первым гидродвигателем, а двигатель внутреннего сгорания движительно соединяется с первым гидродвигателем или может быть переключен в такой связь. Соответственно, двигатель внутреннего сгорания может быть переключен в тяговое соединение с выходным валом первого гидромотора. В качестве альтернативы двигатель внутреннего сгорания, как потребитель, также может снабжаться гидравлической средой под давлением от гидронасоса.

Далее изобретение будет описано в качестве примера со ссылкой на иллюстративные варианты осуществления и чертежи.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ НЕСКОЛЬКИХ ВИДОВ ЧЕРТЕЖА

РИС. 1 — первый вариант осуществления изобретения с двигателем внутреннего сгорания, который может приводиться в движение первым гидравлическим двигателем;

РИС. 2 — альтернативная конфигурация изобретения с потребителем, который снабжается гидравлической средой под давлением посредством гидронасоса моторно-насосного агрегата.

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

РИС. 1 показана гидростатическая система согласно изобретению, которая используется для приведения в движение двигателя внутреннего сгорания, в частности, насосной станции для нефте- или газопровода. Однако изобретение не ограничивается этим.

На фиг. 1 двигатель внутреннего сгорания имеет номер 1 , а питательные насосы газопровода 4 , показанные для примера, имеют номера 2 и 3 . Изображение насосной станции 5 весьма схематично.

Гидростатическая система запуска двигателя внутреннего сгорания 1 имеет гидравлический двигатель 10 , который может быть соединен с двигателем внутреннего сгорания 1 через сцепление 6 . В дополнение или вместо сцепления 6 также могут быть предусмотрены одно или несколько передаточных чисел и/или по меньшей мере одна передача.

Гидромотор 10 питается от источника гидравлического давления 11 . В показанном примерном варианте осуществления источник давления 11 содержит аккумулятор 12 давления, в данном случае в виде аккумулятора с газовым нагнетателем. Предпочтительно к аккумулятору давления 12 присоединен дополнительный газонаполненный и, в частности, заполненный азотом, газовый аккумулятор 13 , а также присоединенный к газовой стороне аккумулятора давления 12 или может быть переключен в такое проточное соединение. Таким образом, газовая пружина аккумулятора давления может быть увеличена, а максимально возможный резервуар гидросреды в аккумуляторе давления 12 увеличивается, пока давление остается постоянным, в частности, при постоянном давлении предварительного натяжения газовой пружины и постоянном максимальном давлении хранения. Аккумулятор газа 13 имеет, например, тот же объем, что и аккумулятор давления 12 .

На РИС. 1 схематически указано, что в гидросистеме, кроме первого гидромотора 10 , может быть предусмотрен как минимум один потребитель 14 , питающийся гидравлической средой от источника давления 9.0003 11 . Таким потребителем 14 может быть, например, рабочий цилиндр, гидромотор, насос и т.п. Изобретение также применимо к гидростатической системе, в которой имеется только соответствующий потребитель 14 и отсутствует первый гидромотор 10 .

Источник давления 11 может быть заполнен гидравлической жидкостью с помощью нагнетательного насоса 15 . Нагнетательный насос 15 приводится в движение, например, электродвигателем 16 и подает гидравлическую жидкость из гидробака 17 .

Для управления первым гидромотором 10 , в частности для запуска двигателя внутреннего сгорания 1 при минимизации энергии, потребляемой от источника гидравлического давления 11 , предусмотрен гидромотор/насосный агрегат 18 , имеющий дополнительный гидромотор 19 и гидронасос 20 , гидронасос 20 приводится в движение дополнительным гидромотором 19 .

Как показано схематически, дополнительный гидравлический двигатель 19 может быть выполнен как двигатель постоянного рабочего объема или как двигатель переменного рабочего объема. Соответственно, гидравлический насос 20 может быть выполнен либо как насос постоянной производительности, либо как насос переменной производительности. Гидравлический насос 20 может быть соединен с дополнительным гидравлическим двигателем 19 с фиксированным передаточным отношением и, в частности, исключительно механически, так что он вращается, в частности, с той же скоростью вращения. Альтернативно, трансмиссионная шестерня 21 с переменным передаточным отношением может быть предусмотрено в движительном соединении между дополнительным гидродвигателем 19 и гидравлическим насосом 20 .

Дополнительный гидродвигатель 19 подключается к источнику гидравлического давления 11 последовательно с первым гидродвигателем 10 и/или не менее чем с одним потребителем 14 .

При работе моторно-насосного агрегата 18 , давление, создаваемое источником гидравлического давления 11 уменьшен, так что первый гидравлический двигатель 10 обеспечивает соответственно более низкую тяговую мощность на своем выходном валу 25 , которая составляет выходную мощность гидростатической системы. В то же время, в результате приведения в движение гидравлического насоса 20 объемный расход через первый гидравлический двигатель 10 увеличивается, так что может быть достигнуто точное управление, и может быть достигнуто только желаемое небольшое количество энергии. отводиться от гидростатической системы.

При необходимости блок гидравлического двигателя/насоса 18 может включать в себя электрогенератор или мотор-генератор 22 для отбора дополнительной энергии из гидравлического контура путем зарядки электрического аккумулятора 23 . При наличии мотор-генератора 22 эта энергия может быть позднее возвращена в систему за счет приведения в движение гидравлического насоса 20 и/или дополнительного гидравлического двигателя 19 .

Если дополнительный гидромотор 19 может работать как насос, питающий гидравлический резервуар 17 , перепад давления на первом гидравлическом двигателе 10 или по меньшей мере на одном потребителе 14 увеличивается. В этом случае также возможно, что дополнительный гидромотор 19 обеспечивает повышенное давление для другой подсистемы или другого потребителя. Для приведения в движение дополнительного гидромотора 19 , мотор-генератора 22 и/или гидронасоса 20 можно использовать, если он может приводиться в действие двигателем.

Если управляющая способность моторно-насосного агрегата 18 недостаточна для обеспечения желаемого снижения тяговой мощности первого гидромотора 10 и, таким образом, для сведения к минимуму расхода гидравлической среды от источника давления 11 , в напорной линии 26 , которая соединяет источник давления 9, может быть дополнительно предусмотрен регулируемый дроссельный клапан 24 . 0003 11 к потребителю 14 и/или первому гидромотору 10 , чтобы избирательно дросселировать поток гидравлической среды от источника 11 давления в большей или меньшей степени. Как правило, такой дроссельный клапан 24 также может быть установлен ниже по потоку от потребителя 14 и/или первого гидромотора 10 в направлении потока гидравлической среды для повышения давления ниже по потоку и тем самым уменьшить перепад давления на потребителе 14 и/или первый гидромотор 10 .

На РИС. 2 показана альтернативная конфигурация изобретения, в которой одинаковые ссылочные позиции используются для соответствующих частей. В конфигурации по фиг. 2, аккумулятор давления 12 также заполняется с помощью нагнетательного насоса 15 , но в этом случае это происходит через обратный клапан 31 . Однако это не является обязательным.

Также в конфигурации по фиг. 2, гидромотор/насосный агрегат 18 , в котором дополнительный гидравлический двигатель 19 соединен с напорной линией 26 и, таким образом, соединен с источником давления 11 для собственного движения. Напротив, для подачи гидравлической среды или давления к потребителю 14 используется гидронасос 20 гидродвигателя/насосного агрегата 18 . Аналогично, гидравлический насос 20 подает гидравлическую жидкость из резервуара 9 для гидравлической жидкости.0003 17 потребителю 14 . Таким образом, потребитель 14 не подключен к напорной магистрали 26 последовательно с дополнительным гидромотором 19 ; вместо этого источник давления 11 служит только косвенно для подачи гидравлической среды под давлением к потребителю 14 . Как показано пунктирными линиями на фиг. 2, первый гидравлический двигатель 10 , в свою очередь, может быть снабжен гидравлической жидкостью от гидравлического насоса 9.0003 20 либо вместо потребителя 14 , либо дополнительно к потребителю 14 . Включение и выключение первого гидромотора 10 может происходить, например, через клапан 30 , показанный здесь, в частности, в качестве переключающего клапана или распределителя направления.

Например, имеется датчик 33 , который вместе с устройством управления 34 определяет скорость вращения гидромотора/насосного агрегата 18 и тем самым косвенно определяет текущий расход гидросреды потребителя 14 или частоту вращения первого гидромотора 10 и/или агрегата, приводимого в движение этим мотором. Соответствующий датчик, конечно, также может быть использован в конфигурации согласно фиг. 1.

В конфигурации по фиг. 2, двигатель внутреннего сгорания, например насосная станция для нефте- или газопровода, также может приводиться в движение или ускоряться с помощью первого гидромотора 9.0003 10 , аналогично варианту на фиг. 1 или аналогичная конструкция.

Перекачка — MATLAB и Симулинк — MathWorks Australia

Перейти к содержимому

Основное содержание

Модели насосных систем в нескольких Домены Simscape Fluids

В этом разделе вы можете найти примеры насосные системы в нескольких Simscape Fluids домены. 93. Каждая насосная станция состоит из бака, двух параллельно установленных центробежных насосов и первичного двигателя, вращающегося со скоростью 1700 об/мин. Характеристики насоса задаются с помощью интерполяционных таблиц.

Система управления насосом с обратной связью и гибким приводным валом

Типовая силовая установка, состоящая из насоса постоянной производительности, приводимого в движение двигателем через гибкую трансмиссию, и предохранительным клапаном. Переменное отверстие служит нагрузкой для системы.

Насос с редукционным клапаном и двумя нагрузками

Типовая силовая установка, состоящая из насоса постоянной производительности, приводимого в действие источником угловой скорости, предохранительного клапана, редукционного клапана и двух регулируемых диафрагм.

Гидравлический двигатель с приводом от насоса, чувствительного к нагрузке

Контур, оснащенный регулятором скорости, чувствительным к нагрузке, установленным между насосом и направляющим клапаном. В отличие от обычного регулятора скорости с расходомером, устройство измерения нагрузки автоматически регулирует выходное давление насоса таким образом, чтобы оно равнялось сумме заданного перепада давления на клапане управления потоком с компенсацией давления и давления, вызванного нагрузкой. Клапан сброса давления с пилотным управлением в блоке управления скоростью, чувствительной к нагрузке, состоит из блоков тарельчатого клапана и гидравлического привода клапана двойного действия.

Гидравлический двигатель с приводом от насоса переменной производительности, чувствительного к нагрузке

Контур, использующий датчик нагрузки и ограничение давления в традиционной возвратно-поступательной системе с переменной нагрузкой при прямом ходе. Устройство ограничивает выходное давление до 300 бар и поддерживает заданный перепад давления в 10 бар на дроссельном отверстии на выпускном отверстии насоса. Блок состоит из двух 3-ходовых 2-позиционных клапанов, двух приводов гидравлических клапанов одностороннего действия и одного привода гидравлических клапанов двойного действия.

Привод с обратной связью и насосом переменной производительности с компенсацией давления

Привод с обратной связью, состоящий из пропорционального 4-ходового распределителя, приводящего в движение гидравлический цилиндр двойного действия. Цилиндр приводит в движение груз, состоящий из массы, вязкого и кулоновского трения, постоянной силы и пружины. Привод приводится в действие насосом переменной производительности с компенсацией давления, приводимым в движение двигателем с постоянной скоростью. Трубопроводы между клапаном, цилиндром, насосом и баком моделируются с помощью блоков Hydraulic Pipeline.

Насос с редукционным клапаном и двумя нагрузками

Типовая силовая установка, состоящая из насоса постоянной производительности, приводимого в движение источником угловой скорости, предохранительного клапана, редукционного клапана и двух регулируемых диафрагм.

Приоритетный клапан, управляющий двумя гидравлическими двигателями

Трехходовой регулирующий клапан с компенсацией давления. Этот клапан поддерживает постоянную скорость потока через главный гидравлический двигатель, который соединен с компенсационным выходом клапана управления потоком. Он действует как приоритетный клапан, отводя избыточный поток к вспомогательному гидромотору, если основной гидромотор получает достаточно жидкости для поддержания заданной угловой скорости. Вспомогательный двигатель полностью отключается, если расхода недостаточно для питания основного гидравлического двигателя.

Гидравлический двигатель с приводом от насоса, чувствительного к нагрузке

Контур, оснащенный регулятором скорости, чувствительным к нагрузке, установленным между насосом и направляющим клапаном. В отличие от обычного регулятора скорости с расходомером, устройство измерения нагрузки автоматически регулирует выходное давление насоса таким образом, чтобы оно равнялось сумме заданного перепада давления на клапане управления потоком с компенсацией давления и давления, вызванного нагрузкой. Клапан сброса давления с пилотным управлением в блоке управления скоростью, чувствительной к нагрузке, состоит из блоков тарельчатого клапана и гидравлического привода клапана двойного действия.

Гидравлический двигатель с приводом от насоса переменной производительности, чувствительного к нагрузке

Контур, использующий датчик нагрузки и ограничение давления в традиционной возвратно-поступательной системе с переменной нагрузкой при прямом ходе. Устройство ограничивает выходное давление до 300 бар и поддерживает заданный перепад давления в 10 бар на дроссельном отверстии на выпускном отверстии насоса. Блок состоит из двух 3-ходовых 2-позиционных клапанов, двух приводов гидравлических клапанов одностороннего действия и одного привода гидравлических клапанов двойного действия.

Скважина со струйным насосом

Установка струйного насоса для скважины. Представленная в данном примере скважинная струйная насосная установка состоит из центробежного насоса, устанавливаемого на поверхности, и струйного насоса, установленных в скважине ниже поверхности воды.

Система подачи топлива для самолета с тремя баками

Представленная в примере система подачи топлива состоит из трех баков и двигателя. Питание двигателя осуществляется от центрального бака, а топливо из левого и правого бортовых баков перекачивается в центральный бак с помощью соответствующих насосных станций. Каждая насосная станция состоит из двух центробежных насосов, включенных параллельно, с установленными на выходах насосов обратными клапанами для предотвращения обратного потока. Насосы приводятся в движение первичными двигателями с угловой скоростью 7200 об/мин. Движители моделируются с помощью идеального источника угловой скорости.

Три резервуара с постоянным напором

Классическая задача транспортировки жидкости: определение расхода, давления и объема жидкости в системе, состоящей из трех резервуаров с постоянным напором. Резервуары расположены на разных отметках и соединены трубопроводами, объединенными в общий узел, расположенный на расстоянии 50 м от базовой плоскости. Время симуляции установлено на 50 секунд, что достаточно для того, чтобы системные переменные успокоились и достигли значений, близких к установившимся.

Героторный насос

Смоделируйте, задайте параметры и протестируйте героторный насос.

Гидравлический аксиально-поршневой двигатель

Аксиально-поршневой двигатель с испытательным жгутом. Чтобы повысить точность моделирования, в этой модели используется подробное представление двигателя, которое учитывает взаимодействие между поршнями, наклонной шайбой и тарелкой клапана.

Гидравлический аксиально-поршневой насос с регулированием по нагрузке и ограничению давления

Испытательный стенд, предназначенный для исследования взаимодействия между аксиально-поршневым насосом и типовым блоком управления, одновременно выполняющим функции измерения нагрузки и ограничения давления. Чтобы повысить точность симуляции, в этом примере используется подробная модель насоса, которая учитывает взаимодействие между поршнями, наклонной шайбой и пластиной клапана.

Система смазки

Упрощенная версия системы смазки с питанием от центробежного насоса. Система состоит из пяти основных блоков: насосного блока, блока продувки, коллектора теплообменника, коллектора форсунок и блока управления. И насос, и блок продувки построены вокруг центробежного насоса. Блок очистки собирает жидкость, выбрасываемую форсунками, и перекачивает ее обратно в резервуар насосного блока. Блок управления формирует команды на обход либо теплообменника, представленного в виде местного сопротивления, либо блока форсунок.