Какое должно быть давление в гидроаккумуляторе отопления: Расширительные баки для отопления — выбор, настройка, монтаж

Содержание

Гидроаккумулятор и расширительный бак узнай отличия чтобы не тратить деньги зря

Чем отличается гидроаккумулятор для водоснабжения от расширительного бака

Гидроаккумуляторы для водоснабжения или мембранные баки для воды применяют давно и много. Бывает потребитель даже не догадывается, что для систем водоснабжения и отопления применяются баки различных типов. Некоторые неграмотные продавцы уверяют покупателей, что различия в цвете бака. Красные баки для отопления — расширительный бак, синие для вoдоснабжения — гидроаккумулятор. Так ли это? Чем же отличается бак на отопление от бака на водоснабжение?

Итак, расширительный бак для отопления, судя из названия, применяются для сглаживания, компенсации  расширения теплоносителя, воды вследствие ее нагрева  в закрытых системах отопления. В результате работы нагревательного котла, жидкость-теплоноситель в нем расширяется. Известно, что при каждом нагреве жидкости на 10 °С, ее объем увеличивается приблизительно на 0,3 %. Исходя из этого, если жидкость нагреется на 70 °С, исходный объем теплоносителя увеличится на 3 %. Жидкость практически несжимаема и если в системе отопления не будет предусмотрено дополнительное место, куда денется излишек жидкости теплоносителя, то будет разрыв системы. Чтобы не допустить этого, применяются

расширительные баки для систем отопления. Бывают баки горизонтальные и вертикальные. На нашем сайте Вы сможно найти баки различных производителей Elbi, Zilmet, Спрут.

Посмотреть цены на расширительные баки

Для питьевой воды применяются уже другие баки — это баки для систем водоснабжения (гидроаккумулятор). Мы на Насосвдом называем эти баки: гидроаккумуляторы для водоснабжения.

Для чего нужны они?

Первое, для запаса воды и поддержания нужного напора. Благодаря гидроаккумулятору, насос водоснабжения включается не каждый раз, когда мы набираем стакан воды, а  когда давление падает ниже установленного.

Это конечно продлевает жизнь насосу. Ну и конечно, если купить гидроаккумулятор на 80л, 100л, 150л, 200л, 300л, то это уже реальный запас воды в доме. А в наше время запасы вода — вещь не лишняя.

Второе, гидроаккумулятор защищает систему от гидроударов. Гидравлический удар может появиться в трубах, если резко выключить или включить насос, быстро закрыть кран. Гидроудар может быть причиной прорыва трубопроводов и уменьшает время службы сантехнической арматуры. 

По виду гидроаккумуляторы для водоснабжения и расширительные баки систем отопления одинаковы. Однако назначение и требования к использованию у них разные, значит и конструкция разная. Главное отличие гидроаккумулятора от расширительного бака заключается в материале изготовления мембраны, а также особенностях расположения воздушной и водяной полостей. Гидроаккумулятор представляет собой железный бак с мембраной в виде груши с водой внутри, на которую под давлением давит воздух, находящийся между корпусом бака и мембраной (грушей).

А расширительный бак для отопления разделен внутри резиновой мембраной на две полости: одна из них заполняется теплоносителем, а другая воздухом. Поэтому нельзя применять расширительные баки для отопления в системах водоснабжения, так как вода в системе водоснабжения будет соприкасаться со стенками стального бака, они постепенно поржавеют и из  Вашего крана может потечь ржавая вода.

Различны требования и к материалам, применяемых в изготовлении мембран. Мембраны для расширительных баков должны быть долговечны и выдерживать температуры до +90 °С.

Для систем водоснабжения температурные характеристики резины не так важны. Здесь имеет важное значение то, что есть частые циклы расширения-сужения и контакт с питьевой водой. Для материала мембран для гидроаккумуляторов нужно использовать эластичную пищевую резину.

Гидроаккумулятор состоит:

Металлическая емкость 1, внутри которой вставлена резиновая мембрана в виде груши 2 из пищевой резины. Фартук мембраны закреплен между фланцами 3 с помощью болтов 4. В верхней части бака имеется  тяга с патрубком 5, закрепленная гайкой 6. Патрубок служит для установки предохранительного клапана и воздухоотводчика. Нужно учитывать, что вода занимает не весь объем бака, а всего лишь его часть. Остальной объем занимает воздух под давлением. Давление воздушной подушки может регулироваться с помощью ниппеля

7, закрытого пластиковой крышкой 8.

Работа насоса заключается в подаче воды под давлением в трубы и, естественно, в грушу гидроаккумулятора. Мембрана — груша расширяется, при этом воздух, окружающий мембрану, начинает сжиматься. Наполнение бака водой происходит пока давление воды не уравняется давлением воздуха. Если водопотребления нет, давление в системе выравнивается с давлением отключения реле. Насос выключается. При открытии крана вода, вытесняемая давлением воздуха, поступает в первую очередь из гидроаккумулятора и только когда давление в системе упадет ниже установочного, реле давления включает в работу насос.

Гидроаккумуляторы в системах холодного и горячего водоснабжения. Предназначение и настройка.

Гидроакумуляторы, расширительные бак, экспанзоматы – не смотря на некоторые различия в характеристиках, они все служат одинаковой цели и имеют одинаковую конструкцию. Фактически можно сказать, что под тремя разными понятиями подразумевается один предмет, призванный принять на себя избыточную жидкость, чтобы снизить давление, или вернуть ее, поддерживая давление в заданных рамках.

Можно выделить три цели, для которых предназначен гидроаккумулятор, и которые пересекаются друг с другом:

  1. Накапливать (аккумулировать) жидкости.
  2. Убирать избыточное давление путем аккумулирования жидкости.
  3. Гасить гидроудары, возникающие в системе водоснабжения и отопления.

Гидроаккумурятор состоит из внешней металлической оболочки и внутренней эластичной мембраны. Между мембраной и стенками бака закачан воздух, а внутрь самой мембраны через штуцер поступает вода.

Некоторые мембраны являются проходными – то есть имеют выходное отверстие с противоположной от горловины стороны. Оно предназначено для вывода воздуха из воды или теплоносителя. В таком случае вход для воды (теплоносителя) расположен снизу гидроаккумулятора, а сверху находится резьбовое соединение для выпуска воздуха.

Производители и продавцы разделяют гидроаккумуляторы – баки для холодного водоснабжения и экспанзоматы – баки для ГВС и отопления. Первые принято красить в синий, а вторые в красный цвет, хотя бывают и красные и белые гидроаккумуляторы. Но в народе и те и другие нередко называют расширительными бачками, не делая между ними отличий.

Между тем отличия есть. У гидроаккумуляторов мембрана всегда сменная. Для ее изготовления используется пищевая резина, которая безопасна для питьевой воды, но раньше изнашивается, в то время как у расширительных баков резина зачастую промышленная. Гидроаккумуляторы делают с расчетом на большое рабочее давление – 6-10 атм, а экспанзоматы рассчитаны на 3-5 атм.

А вот температуру в большинстве случаев они выдерживают одинаковую. К тому же при необходимости можно установить гидроаккумулятор на горячее водоснабжение так, чтоб на него поступала остывшая вода.

Параметры гидроаккумулятора

У каждого изделия есть характеристики, на которые обращает внимание покупатель при выборе. У гидроаккумуляторов это максимальное рабочее давление и объем.

Максимальное рабочее давление – это показатель давления воды, который способен выдержать бак. Для водоснабжения этот показатель может колебаться от 6 до 10 бар в зависимости от производителя и модификации. Для промышленных нужд иногда требуются баки с большим давлением, они чаще всего изготавливаются на заказ.

Объем гидроаккумулятора – указывается показатель самого стального бака, который мы видим снаружи. Между тем объем воды, который бак может принять, значительно ниже этого показателя, и может достигать половины. Он напрямую зависит от амплитуды давления – разницы между верхним и нижним пределами.

Также хорошо знать допустимое значение давления воздуха. Этот показатель может быть указан, либо его можно проверить самостоятельно. У каждого гидроаккумулятора есть пипка золотника, закрытая ниппелем. У небольших баков она находится на торце бака, у больших в этом месте расположен выход для выпуска воздуха, а золотник – немного ниже и вбок. Нагнетать воздух в бак можно при помощи автомобильного насоса, желательно с манометром, который обычно показывает давление внутри шины. Показатели для давления бака обычно указываются в барах или атмосферах (1 бар ≈ 1 атм), в то время, как шкала на автомобильных манометрах нанесена в Па или МПа. Шаг в 0,1 МПа равняется одной атмосфере (1 бар).

Гидроаккумулятор в системе водоснабжения

Назначение гидроаккумулятора мало меняется в зависимости от системы установки. В системе холодного водоснабжения он служит для:

  • — аккумулирования воды;
  • — поддержания постоянного давления в трубопроводе;
  • — для защиты от гидроударов на длинных участках трубопровода.

На горячее водоснабжение также нужно устанавливать синий гидроаккумулятор. При нагревании вода расширяется, что приводит к увеличению давления, а это, в свою очередь, ведет к спуску воды через предохранительный клапан. Гидроаккумулятор ставят, чтобы не допустить сильного повышения давления, а преимущество синего в том, что мембрана для него изготавливается из пищевой резины.

Установка и настройка гидроаккумулятора в автоматической системе водоснабжения

Автоматическая система водоснабжения состоит из насоса, пульта управления им, реле давления, реле сухого хода, кроме этого в системе может стоять фильтр. Именно реле давления управляет насосом в автоматическом режиме. В реле установлено два порога давления – минимальное и максимальное, — и оно включает насос, когда давление падает ниже минимума, и выключает, когда оно достигает максимума. Для стабильной работы системы давление воздуха в гидроаккумуляторе должно быть на 2-3 метра (0,2-0,3 атмосферы) ниже, чем минимальное давление реле.

К примеру, если минимальное давление 1,5 атм., то нужно закачать воздух до 1,2 атм.

Лучше произвести настройку гидроаккумулятора для более эффективной его работы.

Вариант 1

Подходит для случаев, когда гидроаккумулятор уже подключен к системе и в нем есть вода. Этот же способ помогает проверить целостность мембраны. Сначала отключите питание системы и откройте кран, чтобы спустить всю воду. Кран оставьте открытым, поскольку может сложиться ситуация, когда в расширительном баке осталась вода. Далее подключите к золотнику автомобильный насос и начните закачивание воздуха. Если из крана снова пошла вода, это может говорить о двух вещах – либо мембрана порвалась, либо во время работы гидроаккумулятора произошла разгерметизация воздуха, и тот вышел из бака.

Чтобы проверить, прекратите закачивать воздух и закройте кран, после чего запустите насос. Когда система наполнится, выключите питание и откройте кран, чтобы слить литров 20 воды. Снова закройте кран. Нажмите на золотник гидроаккумулятора и выпустите весь воздух. Если после того, как воздух закончится, польется вода, значит – мембрана повреждена и ее нужно менять. Если нет – с мембраной все в порядке и нужно заново повторить описанный прежде процесс накачивания.

Когда в расширительном баке установится подсчитанное давление воздуха, запустите систему, откройте кран и наблюдайте за манометром. Он должен показывать стабильное давление – если стрелка упадет один раз, это не так страшно. Вероятно в гидроаккумуляторе остался воздух, и теперь он вышел. Если стрелка упадет еще раз, значит давление слишком высокое. Нужно постепенно сбрасывать воздух, продолжая наблюдение, пока давление не выровняется.

Вариант 2

Если вы впервые подключаете расширительный бак к системе, сначала накачайте воздух, чтобы давление было чуть выше необходимого. Некоторые баки, например Aquasystem, продаются с уже накачанным воздухом. Подключите бак к системе, закройте все краны и включите насос. Не нужно ждать максимального давления в системе, достаточно, чтобы бак немного наполнился. Выключите питание насоса и спустите всю воду – так из гидроаккумулятора и системы уйдет попавший туда воздух. Снова закройте краны и заполните систему до отметки давления, которая немного превышает минимум. Выключите насос и спустите воду, пока давление в системе не будет на том же уровне, что и необходимое давление в гидроаккумуляторе. После этого понемногу спускайте воздух в гидроаккумуляторе, наблюдая за манометром. Как только его стрелка сдвинется вниз – значит, давление в гидроаккумуляторе стало ниже, чем в системе, и в него стала поступать вода. Прекратите спускать воздух.

Гидроаккумулятор в системе горячего водоснабжения

Роль гидроаккумулятора в системе ГВС такая же, как и в системе отопления – компенсировать давление, возникающее при нагреве воды. Бак можно устанавливать как перед бойлером, так и после – особой разницы нет. Но все же рекомендуем ставить гидроаккумулятор на подачу воды, из-за низких температур.

Для горячего водоснабжения лучше брать синий гидроаккумулятор – его мембрана сделана из пищевой резины, и он рассчитан на большее давление. Объем бака должен равняться 5-10% от объема бойлера, при этом если количество нагреваемой воды большое – 300-500 литров, можно брать 5%, а если небольшое – около 100, то лучше брать 10%. Для систем с нестабильным давлением, в частности центрального отопления, лучше брать больший запас объема.

Давление воздуха в расширительном баке для ГВС

Давление воздуха в баке для ГВС имеет не меньшее значение, чем для холодного водоснабжения. Подходы к выявлению необходимого показателя тут свои.

Первый способ – довольно приблизительный подсчет по среднему значению. За минимум берется минимальное значение давления в системе, за максимум – давление сброса предохранительного клапана. Обычно у предохранительного клапана для ГВС значение 6 бар, минимальное давление в системе центрального отопления – 2 бара. Значит, давление воздуха в гидроаккумуляторе должно составлять 4 бара.

Второй способ можно назвать более точным. Ведь каким бы ни было давление в баке, система будет работать, вопрос в том – как именно. Поставим перед собой две цели: максимальный КПД и максимальный срок службы бака.

Срок службы бака выражается скорее, в сроке службы сменной мембраны. Мембрана рвется по довольно простой причине – вследствие износа. А основная причина износа мембраны – резкие и, можно сказать, критические изменения ее состояния. Когда гидроаккумулятор отдает всю свою воду, то мембрана под давлением воздуха сворачивается в лист, края которого сильно гнуться. Именно в этих местах чаще всего и происходит разрыв. Соответственно, чтобы не допустить быстрого износа резины, необходимо сделать так, чтобы мембрана как можно реже сворачивалась в лист. В идеале – никогда. Чтобы добиться этого, необходимо установить давление воздуха в мембране меньше, чем давление воды. Тогда в состоянии покоя мембрана будет немного заполнена водой.

Для достижения максимально КПД требуется, чтобы количество воды в состоянии покоя в гидроаккумуляторе было минимальным.

Для достижения этой цели достаточно, чтобы давление воздуха в гидроаккумуляторе было на 1 бар меньше, чем минимальное давление воды в системе ГВС.

 

РАСШИРИТЕЛЬНЫЕ БАКИ ДЛЯ ОТОПЛЕНИЯ ELBI

Расширительные баки ELBI для систем отопления:

Мембранные баки предназначены для компенсации температурных расширений теплоносителя в замкнутых системах отопления. Все модели экспанзоматов сделаны из прочной высококачественной стали и по своей конструкции рассчитаны на многолетнюю эксплуатацию. Стандартная окраска корпуса баков для систем отопления — красная Диафрагма (мембрана) изготовлена из специальной каучуковой резины – SBR. Температурный режим работы расширительных баков от -10°С до +100°С.

Установка баков.

Основной задачей является то, что на магистрали котел-бак не должно быть запорной арматуры и участков сужения трубопровода. Сам трубопровод желательно теплоизолировать специальными для этого материалами (Мы предлагаем Энергофлекс). Максимальное рабочее давление мембранного бака не должно быть меньше, чем сумма двух давлений: давления на клапане безопасности и избыточного давления самого клапана. Надо учитывать разницу в высоте расположения самого расширительного бака и клапана безопасности. Объем экспанзомата (бак с мембраной) должен быть не менее чем 10% от объема системы отопления. Более точный выбор мембранного бака осуществляется по индивидуальному расчету (см. в разделе Инфосервис)

Отличительные особенности.

1. Предназначены для систем водоснабжения и служат для компенсации гидродинамических ударов;

2. Мембранный бак для холодной воды это устройство, встраиваемое в поддерживающую давление гидросистему, обеспечивает постоянную готовность системы к работе под стабильным давлением.

3. Наиболее часто применяется в системах с низким уровнем давления, где необходим насос для обеспечения дополнительного давления.

Технические данные

  • Максимальная рабочая температура до +99°C

  • Максимальное рабочее давление до 10 Бар

  • Предустановленное давление 1,5 Бар

Устройство и принцип работы

Корпус мембранных баков для систем отопления выполняется из углеродистой стали.

Внутри корпуса (1) баков объемом 8-500л расположена несменная мембрана (2) из стирол-бутадиенового каучука (SBR), завальцованная в фальцевое соединение частей корпуса, разделяя корпус на жидкостную (верх) и газовую (полости) полости (см. рисунок).

Верх расширительного бака имеет присоединительный штуцер 3 с наружной резьбой. Внизу корпуса имеется ниппель (4), соединенный с газовой полостью. Ниппель позволяет поддерживать расчетное давление воздушной подушки. Мембранный бак объемом 50л и более имеют установочные ножки (5). Наружная поверхность экспанзоматов покрыта термостабилизированной эпоксидной эмалью красного цвета (RAL 3000). У баков объемом 750 и более литров мембрана сменная.

Указания по монтажу бака

Мембранный бак должен устанавливаться в месте, доступном для обслуживания, в котором экспанзомат будет защищен от механических повреждений, вибраций и атмосферных воздействий.

На трубопроводе, соединяющем расширительный бак с магистралью, не допускается установка запорной арматуры.

Гидроаккумулятор рекомендуется устанавливать так, чтобы жидкость в расширительный бак отопления поступала сверху вниз (для баков объемом до 300л). Это гарантирует отсутствие воздуха внутри мембраны. Для мембранных баков объемом 500л и более требуется установка воздухоотводчиков.

Рекомендуется устанавливать расширительный бак в точке минимального расчетного давления в системе.

Пример установки мембранного бака показан на рисунке.

Перед эксплуатацией система отопления подлежит гидравлическому испытанию. Каждый расширительный бак серии ER СЕ, ERCE и ERL CE проходит заводское испытание давлением, в 1,5 раза превышающем рабочее, указанное в таблице 1. Продолжительность заводского испытания повышенным давлением составляет 30 мин. Если при гидравлическом испытании системы предусматривается превышение приведенных параметров, то перед испытаниями мембранный бак должен быть отсоединен от системы и подводящий трубопровод заглушен.

Перед монтажом расширительного бака необходимо проверить манометром давление газовой подушки, которое должно соответствовать данным в таблице 1.

Если по расчету требуется изменить заводскую установку давления в газовой подушке экспанзомата, то для снижения давления, газ стравливается путем нажатия на клапан ниппеля, находящегося под пластиковой крышкой. Для того, чтобы увеличить давление, к ниппелю присоединяется воздушный насос.

Указания по эксплуатации и техническому обслуживанию

При эксплуатации мембранного бака необходимо не реже 1 раза в месяц проверять давление газовой подушки. В случае отклонения от расчетных данных, давление следует откорректировать в соответствии с указаниями раздела 5.

В случае установки в существующую систему отопления дополнительных отопительных приборов, водонагревателей и т.п. емкость расширительного бака должна быть пересчитана в соответствии с изменившимся объемом требуемого теплоносителя.

Если в систему отопления, рассчитанную на один тип теплоносителя, заливается теплоноситель с другими параметрами плотности и температурного расширения, емкость бака должна быть соответственно пересчитана.

Не рекомендуется производить подкачку воздушной подушки при помощи компрессоров. Так как это может привести к попаданию в газовую полость агрессивных к материалу бака и мембраны веществ.

Возможные неисправности и способы их устранения

Меры безопасности

  • Мембранный бак должен устанавливаться и обслуживаться персоналом, имеющим соответствующую квалификационную группу по технике безопасности.

  • Монтаж и демонтаж баков производится при отсутствии давления в трубопроводе.

  • Запрещается эксплуатировать бак в системе, не снабженной предохранительным клапаном. При этом установка клапана не должна превышать максимальное рабочее давление бака.

Упаковка, хранение и транспортировка.

  • Баки должны храниться в упаковке предприятия – изготовителя по условиям хранения 3 по ГОСТ 15150-69 .

  • Транспортировка баков должна осуществлять в соответствии с требованиями ГОСТ 6019-83 .

  • Транспортирование авиатранспортом допускается только в герметизированных отапливаемых отсеках.

Гарантийные обязательства

  • Изготовитель гарантирует соответствие баков мембранных ER CE, ERCE, ERL CE требованиям безопасности, при условии соблюдения потребителем правил использования, транспортировки, хранения, монтажа и эксплуатации.

  • Гарантия распространяется на все дефекты, возникшие по вине завода-изготовителя.

  • Гарантия не распространяется на дефекты, возникшие по вине потребителя в результате нарушения правил.

Гидроаккумулятор для систем отопления: устройство и принцип работы

Гидроаккумуляторы, представляют собой расширительные либо мембранные баки. Устройство и принцип работы для системы водоснабжения и отопления одинаковы, хотя функции у них различаются. Предлагаем вам разобраться в особенностях гидроаккумуляторов, как их выбирать и устанавливать в собственном доме своими руками.

Для чего нужен гидроаккумулятор

Существует несколько видов гидроаккумуляторов, которые используются для работы систем отопления или водоснабжения. Так для отопления берётся расширительный бачок, который легко переносит высокую температуру воды. Именно это отличает его от гидроаккумулятора для водоснабжения. При закипании воды, он забирает её в бачок.

Полезная статья: Зачем нужен гидроаккумулятор для систем водоснабжения

Гидроаккумулятор для отопления при прорыве системы или снижении температуры у воды восполняет недостающий её объём в трубах и радиаторах. Также он позволяет прогонять скопившийся воздух в трубах.

Отопительная система представляет собой кольцо с циркулирующей в ней водой. При нагревании в системе вода увеличивается в объёме, а вместимость контура не изменяется. Гидроаккумулятор для отопительной системы забирает лишнюю воду в себя. Это позволяет выравнивать давление и не доводить воду до кипения. Если же это происходит, соединения труб и корпуса теплообменника и других элементов корпуса могут протечь.

Как выбрать гидроаккумулятор для отопления

Гидроаккумуляторы различаются по типу, они могут быть закрытыми и открытыми.
Открытый используется редко из-за требовательности к обслуживанию и некоторых других недостатков при эксплуатации. Закрытый тип гидроаккумулятора устанавливаются в аналогичных системах. Такой бак представляет собой овальный, круглый железный баллон с камерой (резиновой) внутри.

Расширительный бак

При незначительном количестве воды в отопительной системе, берётся бак с мембранным сосудом внутри. Чем больше объём бака, тем выше стоимость. Цена также зависит напрямую от марки и конструктивных особенностей. Для небольших домов нужен сравнительно небольшой гидроаккумулятор.

Перед покупкой расширительного бачка стоит произвести расчёт нужного объёма для него. При монтаже после насоса для водоподачи ставить гидроаккумулятор нельзя, иначе могут возникнуть резкие перепады давления.

Монтаж гидроаккумулятора отопления

Расширительный бак должен устанавливаться только в отапливаемой комнате. Если вес гидроаккумулятора превышает 30 килограмм, то он устанавливается на специальной подставке. Место для размещения расширителя, должно быть легко доступным для обслуживания.

Системы отопления и водоснабжения

Врезка делается в трубы только на обратке. Врезка производится между окончательным радиатором, вблизи от котла. Перед расширительным баком устанавливается обратный клапан и манометр для постоянного замера давления в системе.

Лучше всего выбирать модель со сменной мембраной, которая заменяется при поломке без особых усилий. При возможности и желании гидроаккумулятор можно установить без помощи со стороны, но если нет уверенности или не хочется долго возиться, можно нанять специалиста. Однако, в таком случае вам не удастся сэкономить.

Теплоаккумулятор в системе солнечного отопления

Также почитайте: Как проложить в доме водопровод

Теперь вы знаете устройство и принцип работы гидроаккумулятора, поэтому сможете подобрать походящую модель для своего загородного дома. Правильно смонтированная система отопления – залог уюта и тепла в холодное время года. Надеемся, что статьи с нашего сайта будут вам полезны при строительстве дома, обустройства дачного участка и проведения досуга в кругу семью.

Давление в системе отопления частного дома

Любая магистраль отопления является технически сложным механизмом, исправная работа которого зависит от многих факторов. Ее эксплуатация будет весьма хлопотной, если допустить ошибки во время проектирования, выбора и установки котла, монтажа трубопровода. Кроме этого, важно знать, какое давление в системе отопления.

Измерение давления в системе отопления частного дома

Данный показатель является одним из наиболее важных параметров, обеспечивающих нормальное функционирование оборудования, эффективную теплопередачу и продолжительный срок службы механизмов. Вопросом о величине напора и о том, как его стабилизировать, исключив «скачки», задаются жильцы как многоквартирных домов, так и частных.

Немного общей информации

Для понимания сути вопроса разберемся с теорией. Начнем с видов давления:

  • Статический напор теплоносителя. На величину данного параметра влияет высота столба теплоносителя в состоянии покоя и то, с какой силой она давит на элементы отопительного оборудования. Выполняя расчеты, помните, что высота 10 метров создает 1 атмосферу.
  • Давление динамическое. Основным, но не единственным источником величины, является циркуляционный насос. К возникновению приводит движение энергоносителя по магистрали и его воздействие на элементы конструкции изнутри.
  • Рабочее давление в системе отопления является совокупностью величин предыдущих видов. Соблюдение данного параметра обеспечит продолжительную и безаварийную работу отопительного оборудования.
Циркуляционный насос источник динамического давления

Наибольшая нагрузка приходится на котел (на его водяную рубашку), который располагается на нижнем уровне. В тех случаях, когда котельная в доме оборудована на крыше, наибольший напор приходится на трубопроводную сеть в самой нижней части.

По мере нагревание теплоносителя в состоянии покоя давление воды в системе возрастает за счет увеличения объема воды. Очень высокая отметка достигается при использовании циркуляционного насоса, когда образуется динамический напор, необходимый для циркуляции теплоносителя по контуру. Но в случае с магистралью открытого типа часть воды свободно перетекает в специальный бак и этого не происходит.

Важно помнить, что для объективной оценки ситуации измерять силу напора необходимо в самой нижней точке контура, где еще на стадии проектирования следует предусмотреть монтаж манометров.

Какое значение давления считают нормой

Стабильное количество атмосфер в магистрале способствует сокращению уровня теплопотерь и тому, что циркулирующий теплоноситель имеет практически ту же температуру, до которой он был нагрет котлом.

О том, каким должно быть давление, необходимо говорить с учетом того, о какой системе отопления идет речь. Варианты:

Давление в системе отопления частного дома. При открытом способе устройства отопления расширительный бак является сообщающим звеном между системой и атмосферой. Даже при участии циркуляционного насоса количество атмосфер в баке будет равно атмосферному давлению, и манометр покажет 0 Бар.

Давление в системе многоэтажного дома. Характерная черта устройства отопления в многоэтажных зданиях — высокий статический напор. Чем высота дома выше, тем и количество атмосфер больше: в 9-тиэтажном здании — 5-7 Атм, в 12-тиэтажках и более высоких — 7-10 Атм, при этом величина напора в подающей магистрали 12 Атм. Поэтому необходимо наличие мощных насосов с сухим ротором.

Схема отопления многоэтажного дома

Давление в закрытой системе отопления. Ситуация с закрытой магистралью несколько сложнее. В данном случае искусственно увеличивается статическая составляющая для повышения эффективности работы оборудования, а также исключения проникновения воздуха. Необходимое давление в системе отопления частного дома рассчитывается путем умножения на 0,1 перепада между наивысшей и низшей точками в метрах. Это показатель статического напора. Прибавив к нему 1,5 Бар, получаем необходимое значение.

Таким образом, давление в системе отопления в частном доме при устройстве закрытого контура должно находится в пределах 1,5-2 атмосфер. Критичным считается показатель за пределами диапазона, а при достижении отметки 3 велика вероятность аварии (разгерметизация магистрали, выход из строя агрегатов).

Да, большой напор позволяет улучшить работу оборудования, но следует учитывать технические характеристики установленного котла. Некоторые модели выдерживают 3 Бар, но большинство рассчитано на 2, а в некоторых случаях на 1,6 Бар. Важно, настраивая оборудование, добиться показателя в холодной системе на 0,5 Бар ниже заявленного в паспорте значения. Так удастся избежать постоянного срабатывания клапана сброса давления.

Важно помнить, что измерять напор воды в системе отопления или пытаться его регулировать в отдельно взятой квартире бессмысленно. Единственное, что зависит от владельцев жилплощади, — выбор батарей и диаметра труб в трубопроводе. Например, чугунные не рекомендуется использовать, так как они выдерживают только 6 Бар. А использование труб большего диаметра приведет к снижению напора во всей отопительной системе дома. При переезде в квартиру со старым отоплением лучше сразу замените все возможные элементы.

Еще одним параметром, влияющим на величину напора в любой магистрали отопления, является температура теплоносителя. В смонтированный и закрытый контур закачивается определенное количество холодной воды, что обеспечивает минимальное давление. После нагревания произойдет расширение субстанции и увеличение количества атмосфер. Поэтому регулируя температуру нагревания воды, вы можете контролировать напор в контуре. Сегодня компании, занимающиеся отопительным оборудованием, предлагают использовать оборудование с гидроаккумуляторами (расширительный бак). Они не дают увеличиться напору, аккумулируя энергию внутри себя. Как правило, они включаются в работу при достижении отметки в 2 атмосферы.

Распределение температур и давления в многоквартирном доме

Важно регулярно проверять гидроаккумулятор, дабы вовремя его опорожнять. Нелишней будет и установка предохранительного клапана, который можно задействовать при давлении 3 Атм и заполненном баке, чтобы избежать аварии.

Как поднять или снизить давление в отопительной системе

Следить за манометром нужно регулярно. Он имеет несколько зон:

  • Белая зона — напор падает.
  • Зеленый сектор — показатель в норме.
  • Красная зона — увеличение количества атмосфер.

Когда давление начало «скакать», необходимо найти два клапана: нагнетания и стравливания. Как правило, они находятся не конкретно на котле, а рядом с агрегатом. При недостаточном количестве теплоносителя откройте клапан нагнетания. После нормализации показателя закройте кран. Для стравливания запаситесь емкостью, куда будет стекать лишняя вода из контура. Параметр нормализовался? Закрутите вентиль.

Но в некоторых ситуациях могут понадобиться куда более серьезные меры, и самое важное в данном вопросе — найти первопричину перепадов.

Группа безопасности на отопление: манометр, воздухоотводчик, обратный клапан

Существует несколько распространенных причин, по которым показатели давления в трубах отопления начинают «скакать». Наиболее часто случается утечка теплоносителя в местах соединения элементов или в результате повреждения трубопровода. О неисправности «сообщит» падение статического напора. При этом показатель нужно измерять при отключенном циркуляционном насосе. Для проверки контура на герметичность используют разные способы в зависимости от конструктивных особенностей.

В многоэтажных домах с центральным отоплением схема работы следующая:

  • Перед каждым отопительным сезоном для проверки магистрали на герметичность используется холодная вода.
  • Прорывы следует искать в случае, когда за 30 минут напор снизился на 0,06 МПа и более или за 120 минут было отмечено снижение на 0,02 МПа.
  • После проверки холодной водой в систему запускается горячий теплоноситель под максимальным для оборудования давлением.

Пластиковый трубопровод проверяется так:

  • Температура воды и окружающей среды одинаковая. Разница станет причиной роста параметра и тогда при наличии утечки ее не удастся выявить.
  • Напор, в 1,5 раза превышающий нормативное значение, выдерживается 30 минут. При необходимости его подкачивают.
  • Затем показатель резко понижается до отметки в два раза ниже рабочего. При таких условиях система работает полтора часа. Рост показателей свидетельствует о расширении труб и герметичности конструкции.
Опрессовка системы отопления

В некоторых случаях для проверки герметичности используется воздух. Сначала сливается весь теплоноситель, а затем в трубопровод закачивается воздух. Данный способ удобен при проверке отопительного контура в небольших домах.

Когда статический показатель в норме, поломку нужно искать в котельном оборудовании.

Основными причинами, которые могут снизить давление, являются:

  • Физический износ оборудования, заводской брак или непрофессиональная профилактическая промывка — причины, которые приводят к образованию микротрещин в теплообменнике.
  • Образование большого объема накипи, что часто случается в регионах с жесткой водой. В данном случае поможет установка дополнительных фильтров.
  • Гидроудар, приведший к неисправности битермического теплообменника.
  • Нарушение целостности расширительного бака.
  • Поломка регулятора напора.

Выявив причину возникновения перепадов, необходимо как можно скорее принять меры, дабы избежать аварии:

  • Треснула мембрана расширительного бака: замена поврежденного элемента или полностью емкости в зависимости от модели оборудования.
  • Неправильный расчет необходимого напора в расширительной емкости и ее вместительности: установка нужного оборудования после повторного расчета.
  • Появление воздушных пробок: давление в котле понижается путем удаления воздуха из контура или замены автоматического воздухоотводчика.
  • Вода снаружи попадает в отопительный контур: замена арматуры, которая отделяет отопление от водопровода.

Вывод

Итак, регулируя напор в работающей системе отопления, вы можете влиять на эффективность обогрева помещения и на продолжительность эксплуатационного срока конструктивных элементов.

Контроль давления в отопительной системе дома

Большое значение имеет правильность расчетов, а оборудование магистрали должно быть качественно смонтировано и проверено, что предполагает пробный запуск и настройку.

В случае использования автономного отопления необходимо следить, чтобы рабочее давление оставалось в диапазоне 0,7-1,5 Атм. В многоквартирном доме органом, регулирующим эффективность работы отопления, являются коммунальные службы и многое зависит от этажности здания, степени износа оборудования, батарей и трубопровода.

Наличие расширительного бака — обязательное условие оборудования системы любого типа. Его наличие позволит снижать напор по мере необходимости, что минимизирует вероятность гидроударов.

Профилактическая чистка труб от накипи должна проводиться каждые 2-3 года, а в регионах с очень жесткой водой обязательно необходимо устанавливать дополнительные фильтры.

Видео по теме:

Расширительные баки с мембраной в виде диафрагмы чаще всего можно увидеть открыв крышку настенного газового котла или электрической мини котельной.

Выглядеть он может по-разному, но чаще всего вы увидите вот это:

Расширительный бак в котле

Если «резинка» внутри такой модели порвется, то поменять его можно будет только целиком.

Так как он герметично заварен на заводе изготовителе.Теперь давайте поговорим об этих «резинках» по подробнее.

Как устроена мембрана для расширительного бака?

Как говорилось выше, мембрана нужна для того, чтобы разделять емкость бака на две части.

Она представляет собой резиновое изделие с толстыми стенками (это необходимо для сохранения прочности при растяжении), сверху у которого есть горловина для фланца.

Если не понятно как это выглядит, то смотрите ниже:

Сменная мембрана для расширительного бака

Изготавливают мембраны в настоящее время из эластомера под названием EPDM. Он допущен для использования с питьевой водой и не выделяет в нее никаких вредных примесей.

Расширительные баки с такой «резинкой» можно применять не только вместе с котлами, но и с бойлерами косвенного нагрева.

А если надо, то их можно использовать и в качестве гидроаккумуляторов для насосных станций.

О них мы поговорим чуть позже, а сейчас мы научимся выбирать расширительный бак для своей системы отопления.

Расчет объема расширительного бака для отопления

Как мы говорили ранее, главная функция расширительного бака — компенсация температурного расширения жидкости.

Поэтому объем бака будет зависеть от общего объема жидкости в системе, а также от коэффициента ее расширения.

Давайте рассчитаем необходимый вам объем мембранного бака по следующей формуле:

Vбак= Vтеплоноситель*kрасширения/P,  где P = (Pсистемы — Pвоздуха)/(1+Pсистемы).

Расшифруем формулу:

  • Vбак — необходимый объем расширительного бака.
  • Vтеплоноситель — полный объем теплоносителя в системе отопления.
  • kрасширения — коэффициент теплового расширения теплоносителя. Эта величина зависит не только от химического состава жидкости в системе, но и от диапазона рабочих температур котла.
  • Pсистемы — максимально возможное давление в котле.
  • Pвоздуха — давление воздуха в расширительном баке. Обычно оно равно 1,5 бар.

Для расчета объема открытого расширительного бака достаточно принять давление в системе равным 1 атмосфере, а давление воздуха будет равным нулю. Так как у открытого бака нет мембраны.

Монтаж расширительного бака отопления

Теперь давайте поговорим о том, как правильно делать монтаж расширительного бака в системе отопления.

Начнем с того, что посмотрим на следующую картинку:

Монтаж открытого расширительного бака отопления

На рисунке выше изображена система отопления с открытым расширительным баком.

С помощью этого рисунка наглядно и понятно разрешается вопрос о его монтаже — расширительный бак открытого типа должен устанавливаться в самой верхней точке системы.

Обычно, его устанавливают на чердаке или в крайнем случае под потолком.

Если этого не сделать, то вода или антифриз просто начнут литься через его край.

В случае закрытой системы отопления, в которой устанавливается мембранный расширительный бак таких ограничений нет.

Обычно, их располагают прямо в котельном помещении рядом с котлом. Выглядит это следующим образом:

Монтаж мембранного расширительного бака отопления

Для закрепления емкости к стене используются кронштейны разной конструкции.

Некоторые производители совмещают их с группами безопасности. Для наглядности смотрим на рисунок:

Кронштейн с группой безопасности расширительного бака

Это не единственный возможный вариант крепежа, но остальные мы рассматривать не будем.

А перейдем к следующей части статьи, посвященной гидроаккумуляторам.

Что такое гидроаккумулятор?

Для лучшего восприятия я сразу покажу вам картинку, на которой изображена насосная станция:

Насос с гидроаккумулятором и реле давления

Из картинки видно, что гидроаккумулятор (сокращенно ГА) — это емкость, к которой крепится насос с реле давления.

Внутри эта емкость устроена также, как мембранный расширительный бак.

Более того, у них часто стоят абсолютно одинаковые мембраны из EPDM.

Давление воздуха в ГА тоже равно 1,5 бар и при желании его можно как увеличить так и уменьшить.

Многие монтажники применяют гидроаккумуляторы вместо расширительных баков в закрытых системах.

В сети не редко можно встретить вот такие фото:

Гидроаккумулятор в системе отопления

Кроме горизонтальных моделей ГА в магазинах есть их вертикальные аналоги.

Их чаще всего используют для сборки насосной станции на основе глубинного насоса.

Гидроаккумулятор принцип работы

О том, что для этого нужно написана отдельная статья.

Что делает гидроаккумулятор?

Для чего нужен гидроаккумулятор

У данного «девайса» есть две основные функции:

  1. Он необходим для корректной работы автоматики насосной станции. Это касается не только реле давления, но и некоторых блоков управления насосом. Для этой функции объем бака не особо важен. Например, у миниатюрных насосных станций с вихревым насосом объем бака равен 1 литру.
  2. Уменьшение количества пусков насоса — это помогает уменьшить негативное влияние пусковых токов и сэкономить электроэнергию. Вот для этой функции объем имеет самое важное значение. Если вам нужна полноценная буферная емкость с водой, то необходимо выбирать емкость 80, 100 и более литров.

Как подобрать гидроаккумулятор?

Исходя из написанного выше, можно сказать, что выбор гидроаккумулятора не привязан строго к параметрам системы водоснабжения.

Но это не значит что нужно покупать первый попавшийся.

Например, если ваша насосная станция будет работать в условиях повышенной влажности, то лучше приобрести ГА, сделанный из нержавеющей стали. Это значительно увеличит срок его эксплуатации.

На этом, пожалуй, все. Жду ваших вопросов в комментариях и лайков в социальных сетях. До новых встреч на страницах этого блога!

Основы всасывающих аккумуляторов в домашних тепловых насосах


Первоначально опубликовано 10 декабря 2013 г.

Для поиска и устранения неисправностей в компонентах системы теплового насоса вы должны сначала понять их. Поскольку большая часть Северной Америки перешла в отопительный сезон, сейчас самое время рассмотреть компонент, обычно встречающийся в бытовых тепловых насосных системах: всасывающий аккумулятор.

Что такое всасывающий аккумулятор?

Накопители на всасывании являются важными компонентами тепловых насосов типа воздух-воздух и воздух-вода.

Что делает всасывающий аккумулятор?

Тепловые насосы с воздушным источником должны поддерживать тонкий баланс и надлежащий контроль жидкого хладагента в условиях низкой температуры окружающей среды, чтобы обеспечить охлаждение компрессора и избежать чрезмерного обратного перетока хладагента. Если жидкий хладагент может протечь через систему и вернуться в компрессор без испарения, это может вызвать повреждение компрессора. В зависимости от типа компрессора это повреждение может варьироваться от закупорки жидкости, потери масла (в компрессоре) или вымывания подшипника.

Для защиты от обратного потока в системах, уязвимых к повреждению жидким хладагентом, таких как тепловые насосы, функция аккумулятора заключается в улавливании жидкого хладагента до того, как он достигнет компрессора. Когда требуется разморозка змеевика, компрессор подвергается внезапным скачкам жидкости, которые могут создать экстремальные напряжения в системе. Аккумулятор может действовать как приемник во время циклов нагрева и оттаивания, когда дисбаланс системы или перезарядка в полевых условиях может привести к чрезмерному содержанию жидкого хладагента в системе.

Аккумулятор может накапливать хладагент до тех пор, пока он не понадобится, и подавать его обратно в компрессор с приемлемой скоростью. Основные движения хладагента происходят в начале и в конце цикла размораживания, и хотя останавливать это движение не обязательно или даже нежелательно, важно контролировать скорость, с которой жидкий хладагент возвращается в компрессор. Наряду с правильным дозированием аккумулятор может эффективно поддерживать температуру картера или днища корпуса в приемлемых пределах.Правильно спроектированный всасывающий аккумулятор может обеспечить отличную защиту от обеих потенциальных опасностей.

Аккумулятор какого типа или размера следует использовать?

Этот компонент должен располагаться на линии всасывания компрессора между испарителем и компрессором. Он должен иметь достаточно большой объем / емкость, чтобы удерживать максимальное количество жидкости, которая может вернуться в него, и иметь условия для положительного возврата масла в компрессор.

Фактическая удерживающая способность хладагента, необходимая для данного аккумулятора, определяется требованиями конкретного применения, и аккумулятор следует выбирать так, чтобы он удерживал максимальное ожидаемое обратное вытекание жидкости.Типичные аккумуляторы, изготовленные для кондиционирования воздуха или коммерческого использования, имеют отверстия для возврата масла диаметром от 0,0625 до 0,125 дюйма. Меньшее отверстие, несомненно, более уязвимо для ограничений со стороны частиц припоя или других посторонних материалов в системе, поэтому было бы целесообразно установить входной экран, особенно в системах с трубопроводами, устанавливаемыми в полевых условиях. Также следует позаботиться о том, чтобы припой и флюс не попали в аккумулятор, поскольку чрезмерное количество посторонних материалов может закупорить измерительное отверстие, эффективно задерживая компрессорное масло в аккумуляторе.

Обратите внимание, что вход хладагента смещен от верха J-трубки. Когда хладагент и масло попадают в сосуд, происходит разделение по скоростям, и хладагент расширяется из-за окружающей температуры, создавая источник тепла. В этот момент поступающее масло (вместе с любым жидким хладагентом) отделяется от парообразного хладагента и падает на дно. Пар хладагента движется через J-образную трубку, поскольку компрессор вызывает перепад давления между входом и выходом аккумулятора.Когда хладагент проходит через J-образную трубку, это вызывает эффект Вентури через отверстие, втягивая масло со дна резервуара. Парообразный хладагент переносит масло обратно в компрессор с контролируемой скоростью.


Читать далее: Руководство подрядчика по ремонту или замене систем отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха, поврежденных наводнением

Проверьте свои навыки: разница между изотермическими и адиабатическими условиями

В гидроаккумуляторах используются грузы, пружины или давление газа для создания силы предварительной зарядки для жидкости, которая хранится для использования в системе.В газовых аккумуляторах используются поршни, баллоны или диафрагмы для отделения гидравлической жидкости от газового заряда. Баллонные аккумуляторы доступны в размерах от 115 кубических сантиметров (7 дюймов3) до 300 литров (80 галлонов), как правило, в диапазонах давления от 21 МПа до 35 МПа (3000 и 5000 фунтов на квадратный дюйм).

Газонаполненные аккумуляторы работают за счет помещения сжимаемого газа над почти несжимаемой гидравлической жидкостью в сосуде под давлением постоянного объема. Гидравлическое давление и объем жидкости, доступной для системы, зависят от давления предварительной зарядки и характеристик расширения газа.Сухой азот обычно используется для предварительной зарядки аккумуляторов.

Совет по безопасности: Из-за опасности возгорания никогда не используйте кислород или воздух для предварительной зарядки аккумулятора.

Термины «изотермический» и «адиабатический» используются для описания характеристик расширения газа. Сжатие и декомпрессия газа заставляют его нагреваться и охлаждаться соответственно. Если объем газа изменяется медленно, изменения температуры рассеиваются через твердые материалы аккумулятора, и поэтому температура газа поддерживается постоянной.Это называется изотермическим (при одинаковой температуре) сжатием и расширением.

Когда газ сжимается и быстро расширяется, нагрев и охлаждение вызывают изменения давления в дополнение к тем, которые происходят строго в результате изменения объема. Если газ изолирован так, чтобы отводилось очень мало тепла, давление газа будет увеличиваться и уменьшаться более чем обратно пропорционально изменению объема. При сжатии тепло, добавляемое к газу, когда он сжимается, поднимает давление выше давления, вызванного уменьшением объема.При расширении давление снизится больше, чем можно было бы ожидать, просто уменьшив объем. Это называется адиабатическим (непроходимым) сжатием и расширением.

Чтобы учесть изменения как давления, так и температуры газа предварительной зарядки, можно использовать общий газовый закон для вычисления объема, доступного из аккумулятора. При вычислениях используются абсолютные значения температуры и давления. Ренкин — это абсолютная шкала Фаренгейта, а Кельвин — абсолютная шкала Цельсия.Формулы для преобразования из Фаренгейта в Ренкин и Цельсия в Кельвин следующие:

° F в ° R: ° R = ° F + 459,7

От

° C до K: K = ° C + 273,15

Примечание: Аккумуляторы следует устанавливать вертикально.

Температура влияет на применение аккумуляторов. Законы идеального газа говорят нам, что при заданном изменении температуры будет соответствующее изменение давления в аккумуляторе. Поэтому при выборе размера аккумулятора необходимо учитывать температуру.Если температура окружающей среды изменится, температура газа в гидроаккумуляторе также изменится и повлияет на давление. Например, в аккумуляторе оборудования, которое находится на открытом воздухе, ранним утром условия окружающей среды могут сильно отличаться от условий дневной жары. Конструктор должен быть уверен, что размер аккумулятора будет соответствовать этим условиям.

В целом зарядку аккумулятора можно рассматривать как изотермический процесс, а нормальную работу аккумулятора — как адиабатическую.

Следующие уравнения относятся к адиабатическим условиям при решении вопроса о размере аккумулятора или доступном объеме:

Совет по безопасности: Заряженный аккумулятор имеет запасенную энергию. Неконтролируемое высвобождение этой энергии может вызвать серьезные травмы либо в результате прямого контакта с жидкостью под давлением, либо из-за неожиданного и неконтролируемого движения машины. Абсолютно необходимо, чтобы энергия была отведена или изолирована перед выполнением каких-либо работ с аккумулятором или вокруг него.Это означает, что давление гидравлической жидкости необходимо изолировать или довести до нуля по манометру или изолировать от возможного непредвиденного выброса. В газовом аккумуляторе также должно быть давление газа, доведенное до нуля, или изолированное от непредвиденного выброса.

Совет по безопасности: Выпуск газового заряда приведет к вытеснению воздуха вокруг гидроаккумулятора. Если это будет сделано на небольшом участке, существует опасность удушья. Убедитесь, что помещение хорошо вентилируется или что газ выходит наружу.

Схема гидроаккумулятора с закрытым центром, показанная выше, помогает поддерживать давление в системе. Он также может дополнять поток насоса для работы цилиндра. Поддержание давления в системе с помощью гидроаккумулятора и клапана с закрытым центром делает схему более гибкой. Аккумулятор также будет дополнять поток насоса для подачи большего количества жидкости, чем может один насос в течение коротких периодов интенсивного использования. При срабатывании цилиндров и гидрораспределителя насос наполняет аккумулятор.Давление откроет разгрузочный клапан, разгружая насос, в то время как аккумулятор восполняет потерю жидкости из-за утечки в системе. Когда жидкость в гидроаккумуляторе исчерпана и давление упадет ниже настройки разгрузочного клапана, разгрузочный клапан закроется, направляя поток насоса в контур, а также заправляя гидроаккумулятор. Теоретически через предохранительный клапан может проходить очень небольшой поток. Линия к гидроаккумулятору оборудована обратным клапаном, обеспечивающим неограниченный поток в аккумулятор, и регулируемым отверстием, параллельным обратному клапану, для регулирования потока из аккумулятора в контур.Без игольчатого клапана скорость цилиндра будет зависеть от скорости разряда аккумулятора, которая может быть намного больше, чем скорость потока, требуемая приложением.

Насос постоянного объема заполняет гидроаккумулятор, когда гидрораспределитель находится в центральном положении или когда цилиндр опускается до дна, когда клапан все еще смещен. По достижении заданного значения разгрузочного клапана разгрузочный клапан направляет ненужный поток из насоса в резервуар.Перемещение гидрораспределителя высвобождает жидкость из гидроаккумулятора и направляет ее в цилиндр. Насос остается ненагруженным до тех пор, пока гидроаккумулятор может подавать жидкость в цилиндр под давлением, превышающим настройку разгрузочного клапана. Когда давление падает, разгрузочный клапан закрывается, и насос приводит в действие цилиндр, и со временем наполняет аккумулятор. Максимальное давление в системе регулируется настройкой разгрузочного / предохранительного клапана. Внутренний пилот будет управлять предохранительным клапаном, если внешний пилот перестанет работать.В качестве меры безопасности нормально открытый электромагнитный клапан 2/2 выпускает жидкость под давлением через небольшое отверстие при выключении системы. Обратный клапан предотвращает прохождение жидкости ниже по потоку в резервуар, когда разгрузочный клапан открыт с пилотным управлением.

Проверьте свои навыки

1. Аккумулятор емкостью 4 литра подает жидкость в гидравлическую систему в диапазоне от 12 МПа до давления предварительной зарядки 6,9 МПа. Согласно закону идеального газа, сколько литров гидравлической жидкости доступно в гидроаккумуляторе, если температура изменяется с 27 ° C до 65 ° C по мере заполнения гидроаккумулятора? Предположим адиабатическое сжатие и расширение газа.

а. 0,4 л.

г. 1,4 л.

г. 2,1 литра.

г. 4 литра.

e. 5,5 л.

2. Аккумулятор емкостью 2 галлона подает жидкость в гидравлическую систему под давлением от 3000 до 2000 фунтов на квадратный дюйм. Если предварительное давление составляет 1000 фунтов на квадратный дюйм, сколько кубических дюймов гидравлической жидкости доступно из гидроаккумулятора, если процесс является изотермическим, когда аккумулятор заполняется?

а. 77,2 дюйма3

г. 81,4 дюйма3

г. 155,5 дюйма3

г.180,6 дюйма3

e. 232,7 дюйма3

См. Решение

Какое оптимальное давление зарядки для моего аккумулятора? — Инженер-наставник

Аккумуляторы — замечательные устройства, выполняющие множество функций. Одна из функций — свести к минимуму скачки давления в результате гидроудара. Многие из нас могут подключить к системе водоснабжения вашего дома гидроаккумулятор, чтобы предотвратить «стук» при отключении воды.

Аккумуляторы, используемые в качестве расширительных баков, необходимо заряжать при низком давлении.Для удержания нагрузки требуются более высокие давления наддува, а приложения с низкими рабочими циклами будут работать при среднем давлении.

Энди Кинг50 [CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0)]
Амортизация

В приведенной выше ситуации используется аккумулятор, иногда называемый расширительным баком с водяными системами, для поглощения ударов. Этот тип гидроаккумулятора может справиться с большими изменениями объема по сравнению с низкими изменениями давления. Учет большого изменения громкости сведет к минимуму удары по системе.

Аккумуляторы для удержания груза

Еще одно преимущество аккумулятора заключается в том, что он сохраняет энергию для будущего использования. Возможно, вам нужно подавать давление в баллон в течение длительного периода времени, но вы не хотите, чтобы ваш насос работал на холостом ходу. Многие статические тесты похожи на это. Вы прикладываете нагрузку и оставляете ее там на часы или дни.

Добавление гидроаккумулятора позволит вам накапливать жидкость под давлением, а затем отключить насос. Вы также можете запрограммировать насос на повторное включение при слишком низком давлении в гидроаккумуляторе.Как только он зарядится, выключите его снова.

Аккумуляторы для малотоннажной техники

Наконец, вы можете использовать гидроаккумуляторы, чтобы уменьшить размер вашей гидравлической системы за счет малого рабочего цикла. Многие американские горки используют гидравлику для линейного ускорения, что требует высокого давления и расхода для их работы.

Традиционное решение состоит в том, чтобы рассчитать систему по давлению и расходу, необходимым при запуске. Допустим, нам нужно 400 галлонов в минуту при 1500 фунтах на квадратный дюйм в течение 10 секунд.То есть 350 л.с.! И очень большая гидравлическая система.

При такой скорости потока и времени запуска нам нужно 67 галлонов на запуск. (Не беспокойтесь о математике или числах.)

Поскольку между запусками есть 2–3 минуты, мы можем использовать это время для накопления жидкости под давлением в аккумуляторе. Если мы планируем запускать 10 секунд каждые две минуты (130 с), мы можем снизить скорость потока до 31 галлона в минуту с упомянутых ранее 400 галлонов в минуту. Однако для того, чтобы вся нагнетаемая жидкость была выше 1500 фунтов на квадратный дюйм, нам нужно будет запустить насос до 2000 фунтов на квадратный дюйм.Тем не менее, это снижает мощность до 36 л.с.

Компоненты на этом этапе будут намного меньше, и с ними будет легче работать. Только шланги между гидроаккумуляторами и тягачом будут большими.

Как работает аккумулятор

Аккумулятор представляет собой стальной сосуд высокого давления с двумя камерами. Одна камера присоединена к водопроводу или шлангу гидравлического масла, а другая находится под давлением газа.

Секции разделены гибкой резиновой диафрагмой или поршнем, который скользит подобно гидравлическому цилиндру.

Для работы системы необходимо заправить камеру под давлением газа. Давление, до которого он заряжается, называется «давлением наддува».

Когда гидравлическое масло входит, другая сторона баллона или поршня будет двигаться к противоположной стороне, сжимая газ. Это движение не является линейным по мере увеличения давления, потому что газ сжимается.

Чем заряжать аккумулятор?

Большинство расширительных баков низкого давления, используемых в бытовых системах водоснабжения, заполнены сжатым воздухом.Это сделано потому, что сжатый воздух легко доступен в большинстве домашних хозяйств, а давление относительно низкое — от 20 до 60 фунтов на квадратный дюйм (138 — 414 кПа).

Сжатый воздух — не лучший газ для этого применения, азот — это! Азот является наиболее распространенным компонентом нашей атмосферы, поэтому его легко усвоить. Он инертен, и это здорово, потому что он не взрывается, как кислород. Если он вытечет наружу, то для человека нет такого риска, как угарный газ или углекислый газ.

Азот также не содержит водяного пара.Стандартный воздух будет содержать пары воды и кислород. Это с комбинацией любой плесени или бактерий в воздухе (которые есть) запустит красивую чашку Петри в вашем аккумуляторе. Никто этого не хочет.

Кроме того, при колебаниях температуры водяной пар может конденсироваться, что приводит к непредсказуемой работе при более высоких давлениях.

По этим причинам гидроаккумуляторы заправлены азотом.

Определение давления наддува

Определение давления заряда аккумулятора — самая сложная часть использования аккумулятора.Скажу честно, потому что я тоже борюсь с этим.

Поскольку мы имеем дело со сжимаемым неидеальным газом, приведенный ниже расчет основан на эмпирических данных и не является точным. 95%, использованные в уравнении, — это рейтинг эффективности.

Уравнение аккумулятора

Где:

  • D — объем нагнетания
  • P 1 — давление заряда аккумулятора
  • P 2 — давление нагнетания
  • P 3 — давление в системе или максимальное давление, до которого заряжен аккумулятор, и
  • V — общий полезный объем аккумулятора.

Поскольку уравнение является эмпирическим, вы всегда должны проектировать с большей емкостью аккумулятора, чем требуется. По крайней мере, вы сможете немного увеличить давление в системе.

Степень сжатия

Накопитель имеет предел сжатия, основанный на физических ограничениях конструкции. Это называется степенью сжатия и определяется как давление в системе / давление наддува.

Для баллонных аккумуляторов это соотношение составляет 4: 1.Для поршневых аккумуляторов соотношение выше 6: 1. В случае превышения это может привести к разрыву поршня цилиндра или баллона

.

Минимальное давление

Чтобы предотвратить повреждение гидроаккумулятора, нам необходимо поддерживать минимальное давление на уровне давления наддува или выше. Благодаря этому в гидроаккумуляторе всегда остается немного масла, чтобы баллон или поршень не касались внутренних упоров. Это может быть или не быть требованием в зависимости от требований конкретного производителя.

Установка гидроаккумулятора на напорной стороне насоса с компенсацией давления — хороший способ поддерживать минимальное давление в гидроаккумуляторе.

Это требование минимального давления предназначено только для нормального использования. Аккумулятор может работать без давления в целях транспортировки и технического обслуживания.

Раз уж мы затронули эту тему, я должен также упомянуть, что должен быть безопасный способ опорожнить гидроаккумуляторы от всего гидравлического давления для обслуживания. Это не должно быть ослабление штуцера и сбор масла в поддон.(Это опасно)

Хорошо, глубокий вдох. Мы пойдем немного глубже, чтобы лучше это понять.

Давайте посмотрим на график, чтобы дать визуальное представление о том, как аккумулятор ведет себя при нескольких давлениях заряда. Каждая линия имеет разное давление заряда, и все они перекрываются давлением заряда аккумулятора. Я выбрал аккумулятор на 1 галлон, поэтому, если позже вам понадобится больший объем разряда, вы можете просто масштабировать размер аккумулятора.

Обратите внимание, что все линии сходятся при максимальном давлении в системе (3000 фунтов на кв. Дюйм).Это потому, что в уравнении P 2 равно P 3 , и члены сокращаются.

Кривая — это то место, где существует сложность выбора давления наддува, чтобы сделать это простым способом с примерами.

Давление наддува расширительного бака

В случае, если мы защищаем систему от гидроудара, мы можем добавить к рассматриваемой линии расширительный бак (небольшой аккумулятор).

Наше желание — добиться значительного изменения объема при очень небольшом изменении давления.Это будет почти вертикальная линия на графике, и очевидным выбором будет давление заряда 250 фунтов на квадратный дюйм.

Мы можем даже захотеть пойти с меньшим давлением, но если у вас нет заряда, объем может расшириться при слишком низком давлении и не будет работать по назначению. Другая опасность заключается в том, что вы нарушите степень сжатия 4: 1 или 6: 1.

Давление наддува для удержания нагрузки

Приложения

для удержания нагрузки довольно распространены и обычно не требуют большого потока, потому что положение не меняется.Большая часть потери жидкости будет из-за внутренней утечки в распределительные клапаны.

Для этого типа системы потребуется высокое давление наддува . Скажем, наше приложение зарядит аккумулятор до 2500 фунтов на квадратный дюйм и отключит насос. Наша нагрузка должна удерживаться на уровне 2500 фунтов на квадратный дюйм. (Нам понадобится редукционный клапан для поддержания необходимого давления.)

На приведенном выше графике, если я использую давление наддува 500 фунтов на квадратный дюйм, я могу хранить только около 7 в 3 жидкости между 2500 фунтов на квадратный дюйм и 3000 фунтов на квадратный дюйм.Не достаточно близко для большинства требований.

Однако, если я изменю давление наддува на 2500 фунтов на квадратный дюйм, теперь я могу хранить около 37 в 3 ; невероятная разница.

Теперь, если мы немного изменим наши требования, мы сможем получить больше преимуществ. Я хочу, чтобы моя нагрузка составляла 2000 фунтов на квадратный дюйм. Если давление заряда моего аккумулятора по-прежнему составляет 2000 фунтов на квадратный дюйм, но я подаю на аккумулятор только 2500 фунтов на квадратный дюйм, я увеличиваю объем нагнетания.

Чтобы рассчитать это, нам нужно увидеть, какой объем доступен при каждом давлении.При 2000 фунтах на квадратный дюйм в 3 73,2; у 2500, у 3 29,3. Доступный разряд — 43,9 дюйма, 3, (73,2 — 29,3).

Определение давления наддува для гидроаккумуляторов с малым рабочим циклом

В приведенном выше примере линейного ускорения американских горок мы продемонстрировали, как длительные периоды отдыха можно использовать для постоянного хранения жидкости для внезапного выброса. Основным преимуществом этого было меньшее количество компонентов и более ровная загрузка системы.

Чтобы эти приложения были успешными, вы хотите, чтобы ваша функция работала при более низком давлении. Я рекомендую проектировать вашу систему так, чтобы давление в ней составляло менее 50%. Это будет не более 1500 фунтов на квадратный дюйм для системы на 3000 фунтов на квадратный дюйм.

Для этого приложения вы также хотите, чтобы давление наддува соответствовало расчетному давлению функций. В примере с линейным ускорением аккумулятор должен быть заряжен до 1500 фунтов на квадратный дюйм, чтобы обеспечить наилучшую производительность.

Как давление в системе влияет на объем

В системе, которой требуется 67 галлонов для выполнения определенной функции, давление в системе перед сбросом зависит от размера необходимого аккумулятора.При давлении 1500 фунтов на квадратный дюйм доступно 109,7 дюйма из 3 .

В таблице ниже показано, каким будет разряд для аккумулятора, заряженного до 1500 фунтов на квадратный дюйм при различных рабочих давлениях.

9028
Давление
(фунт / кв. Дюйм)
Нагнетание
(дюйм 3 )
Доступный напор
(дюйм 3 )
Необходимый размер
(галлон)
2000 282
2500 21.9 87,8 176
3000 0 109,7 141

На поверхности кажется, что использование рабочего давления 3000 фунтов на квадратный дюйм имеет наибольший смысл, потому что дополнительное давление 1000 фунтов на квадратный дюйм , Я могу уменьшить размер аккумулятора вдвое. Довольно мило.

В небольших системах, вероятно, имеет смысл использовать более высокое давление. Однако в больших системах работа при более высоком давлении может быть нерентабельной из-за затрат на электроэнергию и компоненты.

Могу ли я заряжаться до давления выше, чем давление в моей системе?

Короткий ответ: нет. Как упоминалось ранее, гидравлическое давление всегда должно быть не ниже давления наддува. Это необходимо для предотвращения внутреннего повреждения поршня или баллона.

Так как это относится к минимальному рабочему давлению, оно должно быть таким же для максимального рабочего давления.

Заключение

Проанализировав три случая использования аккумулятора, мы определили, что давление заряда аккумулятора различно для каждого использования.

Аккумуляторы, используемые в качестве расширительных баков, необходимо заряжать при низком давлении. Более высокие давления наддува необходимы для ситуаций с удержанием нагрузки, а приложения с низкими рабочими циклами будут работать при среднем давлении.

Связанные

Инструкции: общие сведения о предварительной зарядке в резервуарах-дозаторах

2 года назад Как делать, Новости и события

Предварительно заряженные мембранные баки и баки-дозаторы необходимы для защиты систем от чрезмерного давления, энергии или воды в различных сценариях.В этом блоге мы обсудим, почему вам нужна предварительная зарядка, как выбрать настройки предварительной зарядки и какое обслуживание следует проводить для этого типа бака.

Давление предварительной зарядки необходимо для баков-дозаторов, которые используются в системах горячего водоснабжения, водяной скважине, усилителе давления, а также в системах с гидроударами и перенапряжениями. Инженер или обслуживающий персонал должен сначала определить условия применения и требования к давлению в системе, чтобы определить настройку предварительной зарядки.

В системах водяного отопления для бытовых нужд расширительный бак устанавливается между подачей холодной воды в здание и водонагревателем.Давление предварительной зарядки устанавливается равным статическому состоянию холодной воды или состоянию отсутствия потока. Например, если давление в линии подачи составляет 60 фунтов на квадратный дюйм, предварительная заправка в расширительном баке должна быть установлена ​​на 60 фунтов на квадратный дюйм. По мере протекания воды давление потока падает ниже статического. Защита от теплового расширения не требуется, поскольку расширенная вода уходит из водопроводной системы. Когда поток прекращается и статическое давление возвращается в систему, предварительно заправленный расширительный бак полностью задействуется для обработки расширенной воды.

Амортизатор и ограничитель перенапряжения принимает воду через быстро закрывающийся клапан, чтобы помочь рассеять кинетическую энергию из внезапно остановившегося водяного столба. Когда вода течет, скорость потока воды на каждый фут в секунду создает повышенное давление на 65 фунтов на квадратный дюйм по сравнению со статическим. Этот всплеск произойдет в течение миллисекунды, если вода прекратится внезапно. Кинетически созданное давление отражается по трубе за счет увеличения диаметра трубы до точки разгрузки, и когда волна давления отражается и возвращается, она сужает трубу.

Большая часть потока, проходящего через трубу, будет составлять от 4 до 8 футов в секунду, что соответствует увеличению от 260 до 520 фунтов на квадратный дюйм. Давление предварительной зарядки для разрядника должно быть на 10% ниже давления потока. Амортизатор поглощает избыточное давление от внезапного скачка энергии. Давление выровняется за счет поглощения энергии внутри трубы. Вместо увеличения давления, повреждающего трубу, амортизатор и ограничитель перенапряжения принимает на себя основную нагрузку, обеспечивая безопасность трубы.

Для резервуара для воды или гидропневматической системы реле давления управляет насосом. Реле обычно настраивается на разницу в 20 фунтов на квадратный дюйм между минимально необходимым давлением в здании и высоким давлением, определяемым переключателем. Система водозабора в доме обычно настраивается на 2 фунта на квадратный дюйм ниже точки включения насоса, чтобы максимально увеличить запас воды, что приводит к максимальному времени работы насоса, что помогает продлить срок службы и мощность насоса. В коммерческом здании нормальная предварительная заправка устанавливается на 10% ниже давления включения насоса.

Необходимо проводить ежегодное профилактическое обслуживание, чтобы убедиться, что ваш мочевой пузырь или мембранный бак выдерживает предварительную зарядку и тем самым обеспечивает необходимую защиту системы. Процесс проверки резервуара начинается с изоляции резервуара от системы. Между запорным клапаном системы и резервуаром должен быть установлен слив. Если слива нет, найдите другой способ слива воды из бака. Часто водопроводный штуцер можно ослабить, чтобы слить воду из бака.

Проверьте давление предварительной зарядки и при необходимости добавьте давление.Обратите внимание: при повторной заправке бака лучше держать слив открытым, чтобы вы могли определить, проходит ли воздух через баллон / диафрагму и выходит через слив. Если это происходит, мочевой пузырь / диафрагма повреждены.

Профилактическое обслуживание поможет продлить срок службы бака и баллона. Важно проверить участки внутри резервуара, которые могут быть подвержены потере давления или воздуха, например, любые ленты или швы на резервуаре, которые могли подвергнуться коррозии, или неисправный воздушный клапан или заглушка.Также важно удалять воду из мочевого пузыря один раз в год, чтобы избежать проблем с потерей давления в резервуаре.

Функция предварительной зарядки бака обеспечивает минимальное давление. Дизайнер обычно определяет это, исходя из высоты здания, минимального давления, необходимого для каждого приспособления, или того, что приведет к максимальной защите системы.

Чтобы узнать, как правильно определить размер расширительного бачка, ознакомьтесь со статьей по теме:

3 способа уменьшения гидравлического удара

Гидравлический удар возникает, когда масло быстро начинает или перестает течь в гидравлической системе.Скорость потока масла в напорной линии систем ниже 3000 фунтов на квадратный дюйм обычно составляет 15-20 футов в секунду. В системах с давлением выше 3000 фунтов на квадратный дюйм скорость потока может достигать 30 футов в секунду. Удар также может возникать при воздействии внешней силы на гидроцилиндр или двигатель.

В отличие от воздуха гидравлическое масло обычно считается несжимаемым. Масло сжимается только на половину процента при давлении 1000 фунтов на квадратный дюйм. Когда в системе происходит скачок давления, давление может увеличиваться в четыре или пять раз по сравнению с нормальным рабочим давлением.Поскольку средняя продолжительность скачка разряда составляет 25 миллисекунд, манометр не может среагировать достаточно быстро, чтобы дать точные показания. Датчики давления обычно используются для регистрации скачков давления.

Скачки удара, которые не были должным образом демпфированы или поглощены, могут привести к утечке и повреждению линий и компонентов в системе. В этой статье будут рассмотрены три способа уменьшения гидравлического удара.


Рисунок 1. Баллонный аккумулятор

Установить аккумулятор

Гидроаккумулятор предварительно заряжен сухим азотом.Разделительное устройство определенного типа, такое как поршень, баллон или диафрагма, используется для отделения азота от гидравлического масла внутри гидроаккумулятора. Для поглощения ударов рекомендуется использование мочевого пузыря (рис. 1) или диафрагмы. Оба этих аккумулятора содержат резиновые элементы, которые сжимаются, когда гидравлическое давление поднимается выше уровня предварительной заправки сухим азотом. В зависимости от системы, гидроаккумулятор должен быть предварительно заряжен от 100 фунтов на квадратный дюйм ниже до 200 фунтов на квадратный дюйм выше максимального рабочего давления в системе.Аккумуляторы, которые используются для разряда, могут быть небольшого размера, обычно от одной кварты до одного галлона.

Аккумулятор следует устанавливать как можно ближе к месту возникновения скачка удара. Например, если скачок давления происходит, когда цилиндр полностью выдвигается, аккумулятор следует устанавливать рядом с отверстием, соединенным со стороной полного поршня цилиндра.

Аккумуляторы часто используются для поглощения больших скачков потока в обратных линиях. В этом случае предварительная зарядка должна быть ниже, чем максимальное номинальное давление любых обратных фильтров или теплообменников, расположенных ниже по потоку.Каждый раз, когда в напорной линии используется гидроаккумулятор, необходимо установить автоматический и / или ручной сбросной клапан, чтобы сбросить гидравлическое давление до нуля после выключения системы.


Рисунок 2. Двухступенчатый распределитель

Добавить дроссели с направляющим клапаном

Типичный двухступенчатый гидрораспределитель с электромагнитным управлением показан на рис. 2. Клапан содержит пилотные дроссели, которые расположены в блоке между пилотным клапаном вверху и главным золотником внизу.Блок включает в себя два регулятора расхода, соединенных по принципу дозирования, и два перепускных обратных клапана. Когда один из соленоидов пилотного клапана находится под напряжением, управляющее давление передается через один из внутренних обратных клапанов на одну сторону главного золотника.

Когда золотник перемещается, масло в пилотной полости на противоположной стороне течет через регулятор потока и обратно в резервуар через пилотный клапан. Настройка регулятора расхода определяет скорость смещения главного золотника.Позволяя золотнику постепенно перемещаться, объем насоса постепенно передается через клапан в систему.

Несколько лет назад меня попросили проконсультироваться с заводом по производству ориентированно-стружечных плит в Миннесоте по поводу снижения ударов при горячем прессе. Линии неоднократно приваривались из-за утечки, возникшей из-за скачков давления. В прессе использовалось восемь лопастных насосов производительностью 109 галлонов в минуту для подачи большого количества масла для закрытия пресса. Направляющие клапаны, подобные показанному на рисунке 2, использовались для направления объема насосов обратно в резервуар, когда он находится в режиме холостого хода и когда в гидроцилиндрах больше нет необходимости.

Когда была дана команда закрыть пресс, это прозвучало так, будто восемь кувалд ударили по резервуару. После закрытия пресса и обесточивания соленоидов в линиях возникла огромная вибрация и сотрясения. Это произошло из-за быстрой смены направления потока от насосов. Объем насосов вместо того, чтобы попасть в пресс, быстро менял направление и возвращался в резервуар через клапаны сброса. На регулировку пилотных заслонок всех восьми насосов ушел целый день.В конце дня насосы плавно входили и разгружались.

Пилотные дроссели считаются дополнительным оборудованием на распределителях. На клапанах, у которых их нет, после подачи питания на соленоид пилотного клапана давление в пилотном клапане будет перенесено для смещения главного золотника с очень высокой скоростью. Это позволяет насосу немедленно проходить через клапан, что вызывает скачок удара. Пилотные дроссели можно легко добавить к существующим клапанам, используя более длинные болты для крепления пилотного клапана и блока к корпусу главного золотника.

Используйте предохранительные клапаны Crossport

Перекрестные предохранительные клапаны обычно используются с гидравлическими двигателями, когда необходимо относительно быстро остановить груз. Основные проблемы с перекрестными предохранительными клапанами заключаются в том, что они обычно не включаются в систему, устанавливаются слишком высоко или устанавливаются слишком далеко от двигателя. На рисунке 3 показана типичная схема с направленным клапаном с закрытым центром, двумя перекрестными предохранительными клапанами и гидравлическим двигателем.

Перепускные клапаны с поперечным сечением выполняют две функции в гидравлической системе: они поглощают первоначальный скачок удара, который возникает, когда масло впервые подается для приведения в действие двигателя, и останавливают двигатель, когда направляющий клапан обесточен.

Перепускные предохранительные клапаны должны быть настроены на 200-400 фунтов на квадратный дюйм выше максимального давления, необходимого для приведения в действие двигателя. На рис. 4 соленоид «A» распределительного клапана находится под напряжением, чтобы направить объем насоса к двигателю. Как только давление на мгновение повысится до настройки клапана «2А», золотник откроется и направит жидкость под давлением через направляющий клапан обратно в резервуар. Когда давление упадет ниже значения «2A», золотник клапана закроется, и двигатель начнет вращаться.

Когда соленоид направляющего клапана обесточен, чтобы остановить двигатель, золотник клапана переместится в закрытое центральное положение (Рисунок 5). Двигатель будет продолжать вращаться из-за инерции движущейся нагрузки и на мгновение превратится в гидравлический насос, подающий масло к выходному отверстию. Давление будет расти до тех пор, пока не будет достигнута настройка перекрестного предохранительного клапана «2B». Затем клапан «2B» откроется и направит поток масла обратно во впускное отверстие двигателя. Настройка пружины «2B» определяет, насколько быстро двигатель остановится.

Если вы испытываете проблемы с ударами и утечками в контурах гидравлического двигателя, сначала убедитесь, что кросс-портальные предохранительные клапаны расположены в системе. Я видел некоторые системы, в которых они не использовались, что позволяло снимать ударную нагрузку в линиях, шлангах и фитингах, что приводило к утечке. Во-вторых, убедитесь, что перекрестные предохранительные клапаны правильно настроены. Когда возникает проблема в гидравлической системе, обычно первым делом нужно увеличить давление. В-третьих, перекрестные предохранительные клапаны должны располагаться как можно ближе к гидромотору.

На фанерном заводе в Северной Каролине возникла проблема с отсоединением вала двигателя от гидравлического двигателя вращающегося бревна. Когда бревна спускались по конвейеру, двигатель вращался и отбрасывал бревна с конвейера на подающий конвейер к токарному станку. При осмотре перекрестные предохранительные клапаны были обнаружены в блоке под направляющим клапаном, который был установлен на расстоянии 30 футов от двигателя. Рядом с двигателем был установлен дополнительный комплект крестовых предохранительных клапанов, что исключало срезание валов двигателя.

Точно так же, используя эти три средства, вы можете значительно уменьшить гидравлический удар в ваших системах и помочь устранить утечку масла на вашем предприятии.

Тепло и его влияние на гидравлические системы

Что такое тепло?

Тепло — это форма энергии, связанная с движением атомов или молекул в твердых телах и способная передаваться через твердые и жидкие среды посредством теплопроводности, через жидкие среды посредством конвекции и через пустое пространство посредством излучения.

Для использования в гидравлических системах нам необходимо перевести приведенное выше определение в более работоспособное утверждение, которое поможет нам лучше понять физику этого явления, называемого теплом. Что-то вроде «Каждый раз, когда жидкость течет от высокого давления к более низкому давлению, не производя механической работы, выделяется тепло».

Причины тепловыделения
  • Ограничение или дросселирование потока
    • Использование регуляторов расхода, пропорциональных, редукционных, разгрузочных, редукционных / разгрузочных, противовесных и сервоклапанов — все это создает перепад давления для выполнения своей работы.
  • Чрезмерная скорость потока
    • Неправильный размер проводников для жидкости может вызвать выделение тепла. Например, для трубы с наружным диаметром ½ дюйма при расходе 10 галлонов в минуту выделяется тепло со скоростью около 25 БТЕ / фут-час. Удвоение скорости потока до 20 галлонов в минуту увеличивает тепловыделение в 8 раз до примерно 200 БТЕ / фут-ч. Вот несколько практических правил при определении скорости гидравлического проводника:
  1. Размер всасывающих линий насоса должен составлять 2-4 фут / сек
  2. Обратные линии должны быть рассчитаны на 10-15 футов / сек.
  3. Трубопроводы среднего давления (500 — 2000 фунтов / кв. Дюйм) должны быть рассчитаны на 10 — 15 фут / сек.
  4. Линии высокого давления (3000-5000 фунтов / кв. Дюйм) должны быть рассчитаны на 20-30 футов / сек.
  • Проскальзывание в насосах
    • По мере износа насосов увеличивается внутренняя утечка или «проскальзывание».В насосах с постоянным рабочим объемом эта утечка перетекает из выпускного отверстия высокого давления обратно через насос во впускное отверстие низкого давления. В насосе с компенсацией давления этот поток вытесняется через слив корпуса. Когда это происходит, жидкость переводится из высокого давления в низкое без выполнения какой-либо механической работы, тем самым создавая тепло.
  • Внутренняя утечка в клапанах
    • По мере износа клапанов в них образуются пути утечки, которые позволяют маслу высокого давления просачиваться в порт низкого давления, создавая тепло.
  • Аккумуляторы газовые
    • Пульсирующие аккумуляторы могут создавать высокое давление на стороне газа. Это тепло может передаваться обратно в масло, повышая температуру и создавая горячую точку в вашей гидравлической системе.
  • Безрегенеративное высвобождение потенциальной энергии
    • Когда груз поднимается гидравлически, потенциальная энергия сохраняется в грузе. Снятие нагрузки обычно связано с нерегенеративным дросселированием, в результате которого выделяется тепло.
Воздействие тепла на систему

Тепло оказывает вредное воздействие на компоненты гидравлической системы. Но самое пагубное воздействие тепла — это разрушение масла. Для оптимальной работы температура масла должна поддерживаться на уровне 120 ° F, и никогда не должна превышать 150 ° F. При высоких температурах окисление масла ускоряется. Это окисление сокращает срок службы жидкости за счет образования кислот и шлама, которые разъедают металлические детали.Эти кислоты и ил забивают отверстия клапанов и вызывают быстрый износ движущихся компонентов. Химические свойства многих гидравлических жидкостей могут резко измениться из-за повторяющихся циклов нагрева / охлаждения до экстремальных температур. Это изменение или выход из строя гидравлической среды может быть чрезвычайно опасным для гидравлических компонентов, особенно для насосного оборудования. Еще один эффект тепла — снижение вязкости масла и его способность эффективно смазывать движущиеся части насоса и связанного с ним гидравлического оборудования.

Полезные тепловые расчеты
  • л.с. =
  • лошадиных сил
  • GPM = галлонов в минуту
  • PSI = фунтов на квадратный дюйм
    • л.с. = галлонов в минуту x фунт / кв. Дюйм / 1714
    • 1 л.с. = 2545 x БТЕ / час
    • л.с. x 746 =
    • кВт
    • кВт x 3413 = БТЕ / час
    • кВт x 1341 =
    • л.с.
Отвод тепла от стального резервуара

л.с. (тепло) = 0,001 x T x A

A = площадь водоема в кв.футов. Площадь дна резервуара может использоваться в расчетах только в том случае, если резервуар находится на высоте 6,0 дюймов от земли.

T = разница в градусах Фаренгейта между температурой окружающего воздуха и температурой масла внутри бака.

Рекомендации по снижению тепловыделения
  • Разгрузка насоса во время интервалов, когда давление не требуется
    • Это может быть достигнуто путем добавления электромагнитного клапана сброса давления на насосах с фиксированным рабочим объемом и электромагнитного клапана управления на насосах с компенсацией давления.Это удалит компонент высокого давления из приведенного выше определения.
  • Используйте самый большой резервуар, который подходит для вашего применения.
    • Чтобы получить максимальную площадь поверхности или охлаждающую способность резервуара, примите во внимание приведенные выше расчеты.
  • Установите основной сброс системы на минимальное значение, при котором работа будет продолжаться.
    • Этот параметр обычно на 200–250 фунтов на квадратный дюйм выше максимального давления, необходимого в системе для выполнения работы.
  • Разместите резервуар в таком месте, где он будет иметь доступ к наибольшему потоку воздуха.
    • Закрывая резервуар, вы значительно уменьшаете его способность излучать тепло, а в некоторых случаях это может привести к преждевременному перегреву системы.
  • Установите или спроектируйте теплообменники в системе, которые помогут отвести лишнее тепло.
  • Теплообменники могут использоваться для отвода избыточного тепла в гидравлической системе.При реализации теплообменников необходимо учитывать множество переменных. Эмпирические правила выбора теплообменника следующие:
    • Простой контур с минимальным количеством клапанов — 25%
    • Простая схема с цилиндрами — 28%
    • Простой контур с жидкостными двигателями — 31%
    • Гидростатические трансмиссии — 35-40%
    • Сервосистемы — 60-75%
    • Системы перекачки жидкости низкого давления — 15%

Умножьте входную мощность (л.с. двигателя) на процент, указанный выше, который лучше всего описывает параметры системы.Например, если ваша система представляет собой простую схему с жидкостными двигателями и имеет входную мощность электродвигателя 30 л.с.: 30 л.с. X 0,31 = 9,3 л.с.

Бак должен рассеивать не менее 9,3 лошадиных сил, иначе система перегреется. Еще одно правило, которое следует иметь в виду: если давление в вашей системе превышает 1000 фунтов на квадратный дюйм, а ваш резервуар рассчитан на 3-кратную или меньшую производительность насоса, вам понадобится теплообменник.

Заключение

Тепловые характеристики гидравлической системы имеют гораздо больше аспектов, чем предполагалось в этой статье.Обладая этой информацией, вы сможете принимать обоснованные решения при работе с существующей системой или новой конструкцией для борьбы с тепловыделением. Имея эту информацию, вы также должны чувствовать себя комфортно, позвонив специалисту, чтобы обсудить способы минимизировать перегрев, который может возникнуть в вашей системе. В случае сомнений проконсультируйтесь со своим местным специалистом по гидроэнергетике

.

Примечание : «Технические советы», предлагаемые Flodraulic Group или ее компаниями, представлены как удобство для тех, кто может их использовать, и не представлены в качестве альтернативы формальному обучению гидроэнергетике или профессиональной помощи в проектировании систем.

Источник всасывающего аккумулятора теплового насоса

«Но аккумулятор — не волшебное панацея от всех проблем с хладагентом в системе. В системе, установленной в полевых условиях, процедура выбора в лучшем случае представляет собой несколько случайный процесс, который не всегда может привести к желаемым результатам ». Так заявил Джон Грим из Коупленда. Грим Джон сделал это заявление в 1975 году в связи с увеличением числа отказов компрессоров Copeland на тепловых насосах. Рост популярности тепловых насосов во время энергетического кризиса начала 1970-х годов сопровождался резким увеличением количества отказов компрессоров Copeland.Джон, как менеджер по разработке приложений, был отправлен выяснить, почему.

Он обнаружил три различных режима отказа, и все они были вызваны возвращением жидкого хладагента в компрессор. Немедленный или краткосрочный отказ произошел из-за забивания жидкости и проявился через сломанные тростники или шатуны. Кратковременный и среднесрочный отказ из-за разбавления масла привел к отказу подшипника, а от среднего до длительного — к отказу из-за низкого перегрева, вызванного износом поршней, колец и цилиндров. Чтобы система считалась сухой, ей требовался перегрев от 10 до 12 градусов.Вопреки распространенному мнению, не было никакого волшебного перехода от влажного к сухому при переходе от 0-градусного перегрева к 1-градусному перегреву. Высокая скорость пара, увлекаемого каплями жидкого хладагента. Он рекомендовал перегреться на 15 градусов, чтобы жидкость не вернулась в компрессор. Он подумал, что, возможно, каждая система должна иметь теплообменник для обеспечения надлежащего перегрева.

Всасывающий аккумулятор — это простое устройство по идее, но, возможно, на практике не все так просто, подумал он.Он знал, что всякий раз, когда в системе возникают проблемы с возвратом масла, в первую очередь винят производителя всасывающего аккумулятора. Возможно, стремясь обеспечить возврат масла, производители слишком сильно рассчитали размер отверстия, которое позволяло возвращать слишком много жидкого хладагента вместе с маслом. Он знал, что его предложение уменьшить отверстие будет встречено большим сопротивлением, поскольку возврат нефти был настолько важен для всех. Чтобы убедить их, потребуется много исследований и часы испытаний.Только обширное тестирование могло определить, когда скорость, с которой хладагент покидает аккумулятор, становится критической, и он нашел самый простой способ определить это, измерив температуру картера.

Используя диаграмму растворимости хладагента и масла в зависимости от давления и температуры, он смог определить процент разбавления масла при различных рабочих условиях. Например, система с R-22 при давлении всасывания 33 фунта на квадратный дюйм и 10 градусах по Фаренгейту будет иметь температуру картера 160 градусов по Фаренгейту при 1% -ном разбавлении масла.При том же давлении всасывания температура картера 130 F будет означать 4% разбавление, 75 F укажет 8% разбавление и так далее. Конечно, по мере увеличения разбавления масла смазка снижается. По опыту и испытаниям он решил, что предел разбавления составляет от 8 до 10% для безопасной работы.

Джону было трудно измерить скорость, с которой жидкий хладагент покидает аккумулятор. Однако было очевидно, что скорость потока жидкости увеличивалась по мере увеличения уровня жидкости в аккумуляторе до тех пор, пока в критической точке жидкость не оставалась с той же скоростью, с которой поступала, и вся защита была потеряна.Было два общих применения, где уровень жидкости в аккумуляторе был бы высоким: тепловой насос и системы, в которых использовалось оттаивание горячим газом. При низких температурах во время цикла нагрева теплового насоса аккумулятор действовал как резервуар для хладагента, так как массовый расход компрессора уменьшался. Системы, в которых для размораживания испарителя использовался горячий газ, возвращали конденсирующуюся жидкость в аккумулятор. Свидетельства об увеличении количества возвращенных компрессоров, по-видимому, указывают на то, что коммерчески доступные всасывающие аккумуляторы в то время изо всех сил пытались защитить компрессор во время продолжительных периодов обратного разлива жидкости в этих системах.Эти системы нуждались в некоторых средствах для повторного испарения жидкости, прежде чем она вернется в компрессор.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

*