[实用新型]一种蓄能器氮气的在线监测装置

说明书

技术领域

本实用新型属于液压气动技术领域，具体涉及一种蓄能器氮气的在线监测装置。

背景技术

蓄能器是液压气动系统中的一种能量储蓄装置，它在适当的时机将系统中的能量转变为压缩能或位能储存起来，当系统需要时，又将压缩能或位能转变为液压或气压等能而释放出来，重新补供给系统。当系统瞬间压力增大时，它可以吸收这部分的能量，以保证整个系统压力正常。

蓄能器在液压系统中主要用途：

1)作辅助能源：在工作循环过程中对液压泵供油量的要求差别很大，在需要供油量大时，蓄能器和泵一起供油，这样可以选用较小流量的泵，不但减少电机功率节约能源，还可减少占地面积，降低成本。

2)补偿泄漏，稳定压力：对于有保持恒定压力，且时间较长的系统，可使用蓄能器补偿泄漏，稳定压力，避免电机频繁启动。

3)吸收液压冲击：蓄能器可以吸收油液流速、方向急剧变化所产生的液压冲击，使其压力波动幅值大大减少，保护元件避免损坏。

4)消除液压泵脉动：在泵出口安装蓄能器，可以避免产生严重的压力脉动，减少事故及噪声。

5)作紧急动力源：当液压泵发生故障或者停电后，蓄能器可以继续为系统提供压力油，防止造成事故。

由于蓄能器具有上述用途，因此被广泛应用于航空航天、船舶、发电、输配电、钢铁、有色冶金、特种车辆等行业和领域。

因为蓄能器是通过对氮气的压缩来储存压力能；依靠氮气自身的膨胀释放压力能。所以说氮气是蓄能器工作的重要媒介，而预充氮气压力是影响蓄能器能否继续正常工作的重要技术参数。但是，由于结构以及橡胶材料的原因，不可避免存在氮气泄露的情况，而为了保证预充氮气压力(氮气预充压力即蓄能器的隔膜、皮囊或活塞无外力作用的条件下，对蓄能器充氮气，氮气体积压缩所产生的压力)在合理范围区间，就需要检修人员定期对蓄能器进行预充氮气压力检测，一旦发现压力低于下限值时，必须及时补充至合理压力范围内；如果不定期检查及补充氮气，随着预充氮气压力降低，蓄能器将逐步丧失储存和释放压力能的功能，对系统将造成严重危害，甚至可能会造成人员损伤。

由于，当液压系统液处于工作状态时，液压泵不停地向系统输出压力油，使系统保持一定压力。在这种情况下，蓄能器隔膜、皮囊或活塞受液压油挤压，从而压缩氮气，根据牛顿第三定律和帕斯卡定律可知，此时氮气压力与系统液压油压力一致。如果在蓄能器参与系统工作的情况下，对蓄能器氮气压力进行在线检测，测得数据实际是氮气体积被压缩，增压后的压力值，而不是预充氮气压力值，该数据不能用来判断蓄能器是否已经漏气。

通常情况下，检测蓄能器预充氮气压力的方法是：首先，将液压系统停机卸荷或者单独把蓄能器隔离，释放蓄能器内高压液压油；然后，由检修人员将充氮工具安装在蓄能器气阀上准确操作，进行氮气压力检测；否则会因错误操作，导致氮气额外泄露。所以，按照上述方法为了检测蓄能器预充氮气压力，需要业务熟练的专业检修人员，将设备定期停机，但是会造成因设备频繁启动缩短使用寿命；而将蓄能器从系统中隔离，又会造成由于缺少蓄能器的保护，降低设备运行的安全性。

由于需要检修人员手工作业，遇到大量使用蓄能器、分布在高山、荒漠等不容易到达的应用场合，就给操作人员带来了很多不便。例如：风电场一定数量的风力发电机组分布在相对辽阔的地域，彼此距离较远；并且机舱离地面高度较高，需要检修人员爬上爬下，对检修人员来说劳动强度很大，一旦体能消耗严重，会对安全生产带来不利影响。

为了解决上述技术问题，可以利用蓄能器预充氮气压力变化造成进出蓄能器液压油容积变化的原理，通过监测进出蓄能器液压油容积，进而对蓄能器预充氮气压力值进行监测，具有远传报警功能。

因为，蓄能器充/排液过程时间短，热量几乎不与外界交换，可以按照理想气体状态的绝热过程：P₀*V₀＝P₁*V₁ⁿ＝P₂*V₂ⁿ——公式1

式中：P₀——预充氮压力

V₀——蓄能器容积

P₁——最小工作压力

V₁——最小工作压力下对应的氮气容积

P₂——最大工作压力

V₂——最大工作压力下对应的氮气容积