Гидроаккумулятор

Гидроаккумуляторы

Гидроаккумулятор (hydro - вода acumulator - накопление) - емкость для накопления воды.

Назначение гидроаккумулятора

Основное назначение гидроаккумулятора – хранить в себе запас воды под давлением. Гидроаккумулятор позволяет уменьшить частоту включений насоса, который обычно управляется по давлению (включается при уменьшении давления до определенного уровня) и избежать гидроударов в водопроводе, с другой стороны, всегда иметь значительный запас воды под давлением. Наличие большого запаса воды в резервуаре приводит к незначительному изменению давления при небольшом отборе воды, следовательно, нужно минимум несколько включений для понижения давления воды до уровня срабатывания управляющего реле давления. Это значительно продлевает срок службы любого насоса (чем насос мощнее и дороже, тем это важнее).

Конструктивно гидроаккумулятор подобен компенсационному баку, используемому в системе отопления для компенсации перепадов давления, но отличается применяемыми материалами, которые могут контактировать с водопроводной водой. В гидроаккумуляторах с мембраной это касается материала мембраны, которая сделана из пищевой резины (обычно изобутированной или каучуковой), мембрана сделана в виде груши, в которой находится вода. Поэтому она не контактирует с материалом бака, а только с пищевой резиной и фланцем, который крепит мембрану к баку. Это позволяет при застаивании избежать появления затхлости в воде.

Классификация гидроаккумуляторов по способу накопления энергии

Принцип работы гидроаккумуляторов

• гидроаккумуляторы с пневматическим накопителем
• гидроаккумуляторы с механическим накопителем

Гидроаккумуляторы с пневматическим накопителем

В пневмогидравлических аккумуляторах (пневмогидроаккумуляторах) накопление энергии гидравлической жидкости и её возврат в систему происходит за счёт энергии сжатого газа. В пневмогидроаккумуляторах в качестве сжимаемой среды используется газ азот или сжатый воздух.

Преимущества и недостатки

Тип гидроаккумулятора	Преимущества	Недостатки
Пневмогидравлический аккумулятор	высокая энергоёмкость при малых размерах; различные исполнения по конструкции и назначению	давление аккумулятора изменяется в соответствии с политропным процессом сжатия и расширения газа

По конструктивному исполнению пневмогидроаккумуляторы делят на три типа:

• баллонные
• поршневые
• мембранные

Гидроаккумулятор баллонный в разрезе

Мембранный аккумулятор - ввиду своих небольших размеров, используется чаще всего там, требуется моментальное высвобождение энергии при небольших размерах (например, станки или мобильная техника). Диапазон вместимости рабочей жидкости варьируется от 0,75 до 4 литров. Принцип работы схож с поршневым аккумулятором, только в качестве разделителя сред применяется каучуковая мембрана. Различают два типа мембранных аккумуляторов: со сварным и разборным корпусом. В сварной конструкции мембрана запрессована в кольцевой паз внутри корпуса, а специальная технология обеспечивает минимальный нагрев во избежание повреждений мембраны при сварке. В этом заключается отличие от разборной мембраны, где верхняя и нижняя части корпуса соединены посредством резьбы. Такое устройство позволяет заменять мембрану, не меняя корпус. Допустимая рабочая температура от -10°С до +80°С.

Баллонный гидроаккумулятор - самый распространенный тип гидроаккумулятора на средний расход в гидроприводах быстрого действия. В качестве разделителя среды используется резиновый баллон. Изначально баллон находится под давлением газа. Жидкостная полость соединена с системой. При увеличении давления в системе, баллон сжимается, вбирая в гидроаккумулятор некоторое количество жидкости. При уменьшении давления сжатый газ вытесняет жидкость обратно в систему. Устанавливаются обычно вертикально или горизонтально. Полость жидкости должна находиться снизу. Работать могут в диапазоне температуры от -50°С до + 150°С.

Поршневой гидроаккумулятор - Принцип работы такой же, как и у баллонного, с той лишь разницей, что в качестве разделительной среды используется металлический поршень. От материала уплотнений в поршне зависит среда и температура, с которой совместимы гидроаккумуляторы.

• 

  Мембранный гидроаккумулятор

• 

  Балонный гидроаккумулятор

• 

  Поршневой гидроаккумулятор

Гидроаккумуляторы с механическим накопителем

Классификация гидроаккумуляторов с механическим накопителем

• грузовые гидроаккумуляторы;
• пружинные гидроаккумуляторы.

В грузовых гидроаккумуляторах накопление энергии гидравлической жидкости и её возврат в систему происходит за счет потенциальной энергии находящегося на определённой высоте груза.

В пружинных гидроаккумуляторах накопление энергии гидравлической жидкости и её возврат в систему происходит за счёт механической энергии сжатой пружины.

Преимущества и недостатки

Каждому типу гидроаккумуляторов свойственны свои преимущества и недостатки.

Тип гидроаккумулятора	Преимущества	Недостатки
Грузовой гидроаккумулятор	постоянное давление аккумулятора простота конструкции большой рабочий объём низкая стоимость	низкая энергоемкость высокая инерционность громоздкость конструкции низкое давление
Пружинный гидроаккумулятор	относительная простота конструкции невысокая стоимость	давление зависит от характеристики и линейной деформации пружины небольшой рабочий объём инерционность

Типы установки гидроаккумуляторов

Вертикальный гидроаккумулятор

Горизонтальный гидроаккумулятор

• вертикальный
• горизонтальный

В вертикальных гидроаккумуляторах скопление воздуха происходит в верхней части. Для его удаления используется клапан, отделяющий воздух.
В горизонтальных гидроаккумуляторах для удаления воздуха используется ниппель, краны или дополнительные сливы, служащие для стравливания воздуха порядка одного раза в месяц.

Давление газа между баком и мембраной, которое и обеспечивает поддержание давления в системе водоснабжения, нужно проверять 2-3 раза в год. Процесс же удаления скопления воздуха из небольших гидроаккумуляторов происходит при полном опорожнении устройства. Для этих целей в конструкции имеется шаровой кран. Также примерно один раз в неделю можно отключать электропитание устройства и стравливать воздух вручную, открывая любой из кранов, предельно близко расположенных к устройству гидроаккумулятора. Достигнуть оптимального эффекта возможно путем нескольких повторений открытия и закрытия крана и соответственно подключения электропитания к насосу.

Выбор гидроаккумулятора

Выбор гидроаккумулятора зависит от объема потребления воды. Чем больше потребление воды, тем больше должен быть объем гидроаккумулятора. А давление в баке должно быть приблизительно равно или чуть меньше давления воды в водопроводе в месте подключения бака. В случае если в доме нет большого потребления воды (нет ванны) и количество людей не больше 4, можно ограничиться гидроаккумулятором объемом 25-35л. В иных случаях нужно устанавливать бак объемом не менее 50л. Самый важный критерий при подборе объема бака – количество включений-выключений насоса. Обычно оно регламентируется заводом-изготовителем электродвигателя.
В даной таблице приведены максимальные допустимые количества часовых включений для электродвигателей. Для скважинного насоса обычно рекомендуют не более 20 включений/час, а лучше 10-15 включений/час.

Мощность двигателя насоса, кВт	0,5-1,5	2-4	5-7,5	9,2-12,5	15-22
Максимальное количество включений/час	50	40	30	20	15

Vt - объем гидроаккумулятора в литрах.
Q max – средняя производительность насоса, равная максимальному расходу воды (в литрах/мин).
а – максимально допустимое число запусков насоса в час (значение, рекомендуемое производителем насоса).
P max – максимальное абсолютное давление, на которое настроено реле давления, равное относительному давлению + 1Атм.
P min – минимальное абсолютное давление, на которое настроено реле давления, равное относительному давлению + 1Атм, которое не должно быть ниже, чем (высота строения в метрах)/10 + 1Атм
ΔP – разность P max и P min
P prec – абсолютное давление газа в гидроаккумуляторе, которое никогда не должно превышать P min.
Для оптимальной работы гидроаккумулятора необходимо, чтобы P rec < P min. Рекомендуется, чтобы:
P rec+0.5 бар=P min.