Menu Close

Зачем нужен гидроаккумулятор для систем водоснабжения: Статьи: зачем нужен гидроаккумулятор ?

Статьи: зачем нужен гидроаккумулятор ?

Главное назначение гидробака (гидроаккумулятора) в системе водоснабжения — обеспечение плавного изменения давления во время работы насоса. Это дает нам возможность установить в систему реле давления или датчик давления, который сможет управлять работой насоса в автоматическом режиме. Поскольку вода практически несжимаема, то отсутствие гидроаккумулятора вызывало бы мгновенное скачкообразное изменение давления в системе во время начала водоразбора воды. В этом случае реле давления работало бы в режиме постоянного включения/выключения насоса, что в конечном итоге привело бы к перегреву электродвигателя, или полной его поломке. Тем самым, именно гидробак ограничивает число кратковременных включений и выключений насоса, что очень важно. Любой производитель насосного оборудования указывает их максимально допустимое количество в час. А плавное изменение давления обеспечивается конструкцией гидробака — разделением его на две полости (водную и воздушную) подвижной мембраной из специального материала.

Например: если насос куплен только на полив (допустим, качает воду из емкости на „вертушки“) гидробак не нужен. Расход воды и создаваемое насосом давление зависят только от его характеристики. Повторно-кратковременных включений нет, запас воды в гидробаке тоже не нужен. После окончания полива насос просто выключается вручную. Применение гидробака в этом случае просто нецелесообразно. Только следим за отсутствием «сухого хода» (ставим в емкость поплавок).

А если же насос предполагается использовать для водоснабжения дома (душ, умывальник, туалет и т.п.) бегать включать насос вручную каждый раз когда кому-то нужна вода, конечно же, уже никто не будет. Автоматизировать этот процесс можно с помощью реле давления, которое будет подавать команду на включение/выключение насоса (подробнее в статье «Настройка реле давления и регулировка давления воздуха в гидробаке»). А реле, как уже говорилось, может работать только совместно с гидроаккумулятором.


Какую же емкость гидроаккумулятора выбрать?

В интернете можно найти много рекомендаций по подбору гидроаккумулятора, в том числе и с помощью математических формул. Все они сводятся к зависимости от мощности насоса, его расхода, допустимого числа включений/выключений насоса в час и установок реле давления. И это правильно.

Мы лишь хотим, суммируя весь наш практический опыт в эксплуатации и монтаже, дать практические рекомендации с готовыми цифрами для выбора гидроаккумулятора. Причем они справедливы для насосов любого типа: погружных и поверхностных.

Начнем с самого простого:
Покупая готовую насосную станцию любого производителя мощностью до 0,75 кВт, в комплекте всегда получаете гидроаккумулятор, обычно емкостью от 20 до 24 литров. Что это значит для вас? А то, что на заводе-изготовителе уже все просчитано, и тем самым они подтверждают, что гидробака такого объема достаточно для правильной работы насосной станции.

А средняя производительность насосной станции 2-2,5 м³/ч. Давление же у всех примерно одинаково, в пределах 2,5-4 атм. Это комфортно и не вызывает больших нагрузок на систему. Конечно насос включается довольно часто, даже при самом небольшом водоразборе, но все работает прекрасно многие годы. То же относится и к сважинным насосам. Воспользуясь математическими формулами для расчета, вы сами придете в большинстве случаев к цифре 20-30 литров.

Понятно использование гидробаккумуляторов на 50-60 литров, они прекрасно подходят для установки в систему со средним расходом 2,5-3,5 м³/ч, снижают число включений/выключений насоса и обеспечивают минимальный запас воды (примерно 15-20 литров — треть от всего объема). На наш взгляд, это самый оптимальный вариант. Мощность насоса в этом случае, обычно 0,75-1,5 кВт. Нравится цифра 80 литров — пожалуйста и 80, если вы готовы платить больше за лишние 5 литров воды в случае отключения электричества.

Итог таков:
Гидробак на 100 и более литров для частного дома имеет смысл покупать, только если расход жидкости более 5 м³/ч, что бывает очень редко (даже не потому, что есть очень мало людей, которым нужен такой большой расход воды, а потому что не так много скважин обеспечивают такой высокий дебит), или же если проблемы с электроэнергией все еще имеют место быть.

В этом случае гидробак нужен еще и как накопитель воды. Чем больший гидробак у вас стоит, тем естественно больше воды останется в случае отключения электроэнергии. Тогда можно покупать гидробак на 200 или даже 300 литров. Только важно помнить, что воды в гидробаке находится примерно треть от всего объема (зависит от настроек реле давления) и если расход воды у вас при этом не большой, то вода со временем просто тухнет. Может быть имеет смысл на такие случае поставить открытую накопительную емкость? В общем, не гонитесь за большими объемами, как минимум это сэкономит деньги.

© 2007 DAB-SHOP.RU Зачем же нужен гидроаккумулятор?

Для чего нужен гидроаккумулятор для систем водоснабжения?

Стабильно работающая система водоснабжения в доме – это цель любого ответственного хозяина. Домовладельцы знают, как тяжело избежать скачков давления и сбоев подачи жидкости в водопроводе. Решить проблему сможет гидроаккумулятор для систем водоснабжения, он же напорный, расширительный или накопительный бак.

Каких видов бывает, как работает гидроаккумулятор и для чего нужны гидробаки для воды?

Зачем нужен гидроаккумулятор?

Гидробаки для систем водоснабжения поддерживают заданное давление, создают определенный запас воды в автономной сети и, обеспечивая постоянный и ровный поток жидкости, исключают риск поломки бытовой техники. Это оборудование эффективно сглаживает скачки давления при пользовании водой потребителями и при включении и выключении насосной станции.

Для чего нужен гидроаккумулятор в системе водоснабжения:

  1. Поддержание постоянного давления в системе водопровода и защита сети водоснабжения от перепадов напора. От перепадов давления в системе при использовании нескольких точек водозабора одновременно возникают также перепады температуры. Из-за температурных колебаний можно обжечься, моя посуду, или же попасть под холодную струю душа. Бак с гидроаккумулятором решает эту проблему.
  2. Защита системы обвязки труб от гидравлических ударов, а значит, от трещин и разрывов в трубопроводе, и как следствие от потопа.
  3. Продление срока эксплуатации насосной станции. В напорном баке всегда остается определенное количество жидкости, которая в первую очередь поступает на точку водозабора при открытии крана. Насос при этом не включается до тех пор, пока вода из гидроаккумулятора не будет израсходована.
  4. Аварийное обеспечение небольшим количеством воды (100-200 литров) потребителей при отключении водоснабжения или электроэнергии.

Таким образом, установка гидроаккумулятора для систем водоснабжения закрытого типа имеет большое значение, чтобы обеспечить стабильное функционирование водопровода в частном доме.

Как устроена конструкция гидравлического аккумулятора?

Гидроаккумуляторы для водоснабжения изготавливаются в виде металлической ёмкости, внутри которой установлена грушевидная мембрана из каучука, разделяющая емкость на пару частей. Пространство с одной стороны мембраны (от корпуса) заполнено инертным газом или сжатым воздухом, а с другой – водой. Резиновая мембрана при помощи фланцв с патрубком закрепляется на корпусе сосуда.

При этом гидравлический бак поддерживает давление в гидроаккумуляторе и всей системе водопровода на уровне 1,5–3 бар. Закачать воздух в сосуд можно своими руками с помощью автомобильного или велосипедного насоса.

Кроме того, конструкция гидробака включает отверстие для подвода жидкости и манометр, показывающий давление воздуха внутри емкости. Также в корпус резервуара  монтируется золотник, который регулирует подачу-спускание воздуха, и фильтр для удаления мелкого мусора при закачке жидкости из скважины.

Вода закачивается в емкость и подается в систему при помощи насосной станции, благодаря чему в гидравлическом аккумуляторе с автоматикой (САУ) давление газа возрастает. В тот момент, когда давление воздуха достигает предельного значения, САУ отключает насосное оборудование, прекращая подачу воды из скважины или центрального водоснабжения.

Устройство с баком оснащено системой автоматического управления, работа которой увеличивает срок эксплуатации гидроаккумулятора. Постепенно жидкость из сосуда расходуется, давление понижается до минимального предела, САУ запускает насос и вода закачивается в емкость, пока снова не будет достигнуто нужное давление, после чего насосная станция отключается.

Какие бывают гидравлические баки?

Перед тем, как подобрать гидроаккумулятор, исходя из параметров конкретной системы водоснабжения, необходимо изучить типы рассматриваемого приспособления, чтобы сделать правильный выбор.

По назначению гидробаки делятся на три вида:

  1. Для холодной воды. Это сосуд синего цвета, или прозрачный, предназначен для применения в системе водоснабжения холодных типов. Порог рабочего давления – 8 бар. Гидробак накапливает и подает жидкость на точки водозабора. Для таких гидроаккумуляторов мембрану изготавливают из пищевого каучука, который абсолютно безвреден для человека.
  2. Для горячей воды. Емкость красного цвета, или также может быть прозначной. Данный гидроаккумулятор для систем водоснабжения предназначен для работы с высокими температурами жидкости. Мембрана сделана из прочного каучука, но рабочее давление красного бака ниже, чем у синих сосудов, поэтому не стоит их применять в системе холодного водопровода.
  3. Для водяного отопления. Это расширительные баки, предназначенные для комфортной и стабильной работы закрытой системы отопления частного дома.

По способу крепления различают горизонтальный и вертикальный накопительный аккумулятор для воды. Это важно знать во время стравливания лишнего воздуха, который со временем накапливается в емкости с водой. Если этого периодически не делать своими руками, то систему заполнят воздушные пробки, которые могут серьезно ее повредить.

Так вот, вертикальный бак скапливает воздух в верхней части, и чтобы его удалить из емкости применяется специальный ниппель. Вертикальный гидроаккумулятор легко очистить от лишнего газа своими руками, с горизонтальными моделями все намного сложнее. Для стравливания лишнего воздуха потребуется также канализационный слив и шаровой кран.

Иной способ стравливания воздуха и у гидробаков с небольшим объемом, до 100 литров. Для этого не нужно особых приспособлений, достаточно сделать несколько простых манипуляций:

  1. Обесточить оборудование от электропитания.
  2. Открыть кран смесителя и спустить воду.
  3. Дождаться, чтобы сосуд опустел.
  4. Закрыть кран.
  5. Включить бак в розетку, чтобы он опять наполнился.

Лишний воздух выйдет вместе с жидкостью.

В любом гидроаккумуляторе необходимо стравливать излишний воздух, хотя бы раз в месяц.

Принцип действия такого оборудования примерно одинаков, рассмотрим подробнее.

Как функционирует гидробак?

Принцип работы гидроаккумулятора очень прост. При включении насоса, мембрана наполняется водой, ее объем увеличивается, в результате чего воздух вне мембраны под давлением сжимается. Когда давление в баке достигает заданной величины, насосное оборудование отключается. Сжатый газ оказывает давление на жидкость и толкает ее по трубопроводу на точки водозабора.

Когда вода из мембраны уходит, давление в гидроаккумуляторе снижается. Когда напор доходит до минимального значения, то реле автоматически запускает электронасос, который снова заполняет сосуд.

Чем меньше объем накопительного бака, тем чаще запускается насосная станция. Наиболее распространенным вариантом для бытового гидробака является объем 100 литров. В этом случае насос включается в среднем 7-12 раз в час при активном использовании воды потребителем. При таком режиме эксплуатации износ оборудования минимален. Более частые срабатывания реле приводят к раннему износу мембраны и других деталей.

Как правило, вода в накопительный аккумулятор поступает из колодца, построенному по скважинному типу. Открытый колодец способствует тому, что вода насыщается кислородом, который также поступает в систему. Кислород тоже необходимо стравливать.

Частое использование гидрооборудование ведет к износу деталей, из-за чего может упасть рабочее давление в системе. Поэтому рекомендуется один раз в год полностью сливать воду и проверять давление в баке без воды.

Что учесть при выборе оборудования?

Стабильное функционирование водопровода зависит, прежде всего, от правильного выбора гидравлического аккумулятора. Какой бак выбрать – синий или красный, горизонтальный или вертикальный, зависит от цели предполагаемого использования накопительного бака.

Так, если вы планируете поддерживать нормальную работу горячего водоснабжения, то вам нужен красный сосуд, для холодного – синий, для отопления – расширительный бак.

Объем гидравлического приспособления также зависит от того, какие задачи вы хотите решить:

  1. Если вы собираетесь просто поддерживать определенный напор в системе при помощи гидравлики, то вполне можно обойтись емкостью на 30 литров. При условии подключения не более трех точек подачи воды, в противном случае нужен бак большего объема или еще один сосуд такого объема.
  2. Чтобы компенсировать нехватку воды в период ее пикового потребления, потребуется бак на 50 литров.
  3. Если же вы хотите снять чрезмерные нагрузки на электронасос, то нужен гидроаккумулятор объемом не менее 80 литров.
  4. Для использования гидравлического устройства в качестве резервного источника воды, необходима емкость на 100 литров.

Как уже отмечалось, объем в 100 литров – это оптимальный вариант для гидроаккумулятора бытового использования.

Для более точного расчета требуемого объема используют следующую формулу:

Vt = K * A max * ((Pmax+1) * (Pmin +1)) / (Pmax- Pmin) * (Pвозд. + 1), где:

Amax – максимальный расход литров воды в минуту; К – коэффициент, который зависит от мощности двигателя насоса; Pmax – давление при выключении насоса, бар; Pmin – давление при включении насоса, бар; Pвозд. – давление воздуха в гидроаккумуляторе, бар.

Какое давление должно быть в гидроаккумуляторе, когда в нем нет воды? Этот параметр указывается на корпусе изделия. Для подъема жидкости по водопроводу высотой 10 м потребуется давление в 1 бар, при подаче на высоту 5 м – 0,5 бар. При этом если гидравлическое оборудование будет размещено в подвале, то нужно добавить еще 1 бар, чтобы вода без труда поднималась на первый этаж.

Имейте в виду, что давление гидробака должно быть на на 0,5 бара меньше давления эксплуатируемого электронасоса.

Как правильно подключить гидроаккумулятор в систему?

Подключение и настройка любого гидроаккумулятора к системе водоснабжения своими руками не требует особых умений, независимо от того, вертикальный или горизонтальный вариант вы выбрали. Подключаться к насосу, электричеству и сети водоснабжения следует следующим образом:

  1. Измерьте давление внутри бака (или посмотрите маркировку на корпусе). Его величина должна быть немного меньше рабочего давления реле насоса.
  2. Купите штуцер с пятью выходами, чтобы соединить в одну цепь реле, гидроаккумулятор, манометр, насос и водопроводную трубу.
  3. Подготовьте реле для коррекции давления, а также ФУМ-ленту или паклю с герметиком для резьбовых соединений.
  4. Подсоедините штуцер к сосуду при помощи фланца с пропускным клапаном или посредством жесткого шланга.
  5. Поочередно соедините все части системы. Последней прикручивается труба, ведущая к насосу.
  6. После соединения всех элементов, необходимо проверка системы на наличие протечек. При их появлении, необходимо уплотнить места соединения деталей герметиком или ФУМ-лентой.
  7. Регулировка реле давления для гидроаккумулятора.

При этом если гидравлическое оборудование будет использоваться в системе водоснабжения с погружным насосом, то его нужно установить в скважину или колодец, но тогда возникает вероятность того, что вода будет «откатываться» обратно. Чтобы избежать «отката» воды, следует установить обратный клапан на насос перед трубой подачи воды наверх.

Схема подключения гидроаккумулятора:

 

Как отрегулировать реле давления воды? Настройка реле давления гидроаккумулятора производится двумя гайками на нем. После того, как насос отключится. На манометре отобразится текущее «верхнее» давление. Если оно отличается от рекомендуемого, то при помощи кручения гайки можно его отрегулировать.

«Нижнее» давление измеряется также. Следите за показаниями манометра при сливе воды. Постепенно давление будет снижаться, а достигнув нижнего предела, включится насос и давление начнет возрастать. Значения манометра в момент запуска насоса – это и есть «нижнее» давление. Если оно отличается от рекомендуемого, то отрегулируйте его при помощи гайки.

Теперь вы знаете, как выбрать и подключить гидроаккумулятор для систем водоснабжения частного дома правильно, чтобы она работала стально и эффективно.

Для чего нужен гидроаккумулятор

В современной системе инженерных коммуникаций частного дома водоснабжение входит в число обязательных систем, подключение которых требует наличия набора необходимых элементов в обязательном порядке. Для водоснабжения частного дома, в котором требуется установка системы водоснабжения, отвечающего стандартам водопроводной сети, обязательным элементом выступает накопительный бак или гидроаккумулятор.

По сути, это один из главных элементов системы, без которого работа водоснабжения из индивидуального источника с полной имитацией функций централизованного водопровода невозможна.

Гидроаккумулятор системы водоснабжения ­– основные функции

Накопительный бак для водоснабжения или по-другому гидроаккумулятор представляет собой емкость, способную выдерживать высокое давление. Накопление запаса воды в гидроаккумуляторе происходит благодаря наличию внутри эластичной мембранной емкости, в которую аккумулируется определенный объем воды. Особенность мембранного бака для водоснабжения состоит в том, что между мембраной и стенками бака имеется воздух или закачанный азот, такое газовое пространство позволяет при наполнении мембраны водой сжиматься, создавая давление. Давление газа, при расширении мембраны с водой внутри бака и является основной особенностью для чего нужен гидроаккумулятор.

В системе водоснабжения частного дома от индивидуального источника водоснабжения, то ли колодца, то ли скважины, осуществляется с помощью насоса, который не только поднимает воду на высоту горизонта поверхности земли, но и создает избыточное давление, позволяющее при открытии водопроводного крана получить стабильный напор воды. Вместе с тем, электродвигатель насоса, не предназначен для постоянной работы в режиме подачи воды, для него предусмотрен кратковременный режим работы необходимый для поддержания постоянного напора воды в системе водоснабжения. Включение и выключение насоса осуществляется блоком управления, реагирующим на изменение величины давления в водопроводе. И когда насос отключается, функция поддержания давления внутри системы переходит к накопительному баку для водоснабжения. Закачанная в мембранную камеру бака вода сжимает воздух гидроаккумулятора и, таким образом, создает давление в системе водопровода.

При открытии крана или любой другой точки подключения бытовой техники, например, стиральной машины под действием сжатого в накопительном баке для системы водоснабжения воздуха вода под давлением поступает в систему, и имитирует, таким образом, работу системы водоснабжения, то для чего нужен гидроаккумулятор. Со временем, когда давление воздуха постепенно падает, а объем воды внутри мембранной камеры уменьшается, блок автоматики включается и поддержание давления в системе начинает осуществляться с помощью подачи воды из насоса.

Виды накопительных баков

Мембранные баки для водоснабжения подбираются в каждом конкретном случае под индивидуальные условия проекта. Чаще всего мембранный бак продается в комплекте с насосом и блоком автоматики, такие насосные станции устанавливаются в частных домах или объектах, не требующих больших объемов воды.

Индивидуальные условия применения системы водоснабжения позволяют подбирать станции по мощности электродвигателя и объему накопительные баки в зависимости от условий установки. Глубина залегания горизонта воды, мощность водоносного слоя существенно влияют на выбор не только характеристик насосной станции по мощности электрического насоса, но и по объему бака для системы водоснабжения.

 Во многом то, для чего нужен гидроаккумулятор, зависят и его качественные характеристики – прежде всего, объем самого бака. Чем больше бак, тем больше времени будет работать система водоснабжения без подключения электронасоса. Например, для мытья посуды для семьи из 3 человек в среднем требуется 25 литров воды при ручной мойке и 6-10 литров при машинной мойке. Таким образом, накопительный бак объемом 40 литров вполне справится с такой задачей, а включение электродвигателя будет проводиться всего 3-4 раза по 7-10 секунд. Для бака объемом 50 литров насос будет работать еще меньше, его включение будет проводиться всего 1-2 раза.

Для стандартных насосных станций расширительный бак выпускается в основных размерах в 30, 40, 50 литров. Таких объемов вполне достаточно для накопления необходимого количества воды, вместе с тем, для таких насосных станций существует возможность изменения конструкции путем установки накопительного бака другого объема.

Увеличение объема накопительного резервуара в таких случаях связан с необходимостью:

  • резервирования достаточного количества воды;
  • увеличения времени автономной работы от резервуара ввиду глубокого горизонта залегания воды;
  • уменьшения нагрузки на насосную группу станции.

Для разных ситуаций и вариантов установки применяются расширительные баки горизонтального и вертикального типа установки. Для горизонтальных баков, а это в основном небольшие по объему баки от 30 до 50 литров, характерным выступает наличие на корпусе специальных видов креплений и ножек для установки в составе насосной станции. И платформа ножек и верхняя платформа для установки двигателя, соединены с корпусом сварным соединением. Верхняя платформа имеет отверстия для крепежа электродвигателя, при этом отверстия имеют симметричное расположение, что дает возможность устанавливать различные по размерам двигатели насосов. Ножки, также имеют отверстия для установки на фундаментную плиту или кронштейн в случае установки над полом.

Вертикальные баки рассчитаны на объемы от 50 литров. Чаще всего такие объемные резервные резервуары используются в промышленных целях или объектах, требующих большого количества воды. Особенностью таких конструкций является наличие в нижней части 3 или 4 ножек. В вертикальных баках подвод воды осуществляется с нижней части в месте расположения крышки бака.

Особенности эксплуатации гидроаккумулятора

Рассматривая устройство и то для чего нужен гидроаккумулятор в системе водоснабжения частного дома нужно понимать, и особенности его работы. И здесь необходимо в обязательном порядке упомянуть о второй камере накопительного бака, там, где находится воздух. Как известно, в отличие от воды воздух может сжиматься, при этом процесс сжатия сопровождается увеличением давления в воздушной камере. Для нормальной работы расширительного бака при полностью заполненной водяной камере давление воздушной камеры может достигать 2 и более атмосфер. А вот когда гидробак пустой и внутри его нет воды то обычное давление в нем составляет всего 1,5 атмосферы, такого давления вполне достаточно для обеспечения работы всех домашних устройств частного дома.

Изначально такое давление воздуха внутри гидроаккумулятора закачивается еще при производстве гидробака, а вот проверка величины давления осуществляется при помощи обычного автомобильного манометра, с мелкой шкалой деления. У всех расширительных баков, кроме входного отверстия под резьбовое соединение, с обратной стороны (для горизонтальных вариантов конструкции) имеется клапанный узел для закачки и стравливания воздуха или газа. По размерам и, по сути, это самый обычный золотниковый клапан автомобильной или велосипедной шины. Такое устройство позволяет с легкостью закачать необходимое количество воздуха при помощи обычного автомобильного насоса.

Для вертикальных моделей гидробаков в отличие от горизонтальных видов клапан расположен в верхней части прибора. Там же расположен еще один клапан, он предназначен для стравливания воздуха, скапливающегося в мембранной камере такие операции необходимо периодически проводить ввиду постоянного выхода воздуха из воды. Слишком большое количество воздуха в мембранной камере не дает возможности полностью заполнить объем водой.

Для горизонтальных баков, имеющих небольшой объем, мембранной камеры спуск воздушной подушки проводится не так часто, как в вертикальных баках, это связано с небольшим объемом мембранной камеры и быстрым обновлением воды в ней при работе насоса.

   В системе водоснабжения в которую включен гидроаккумулятор в отличие от прямоточной системы, напрямую подключенной к источнику водоснабжения практически, сводится к нулю опасность такого явления, как гидроудар. Это еще один аспект для чего нужен гидроаккумулятор. При включении насоса напрямую давление в трубопроводе резко повышается, при этом давление достигает наивысшего значения практически сразу во всех точках. В таких условиях сделать плавный переход от наивысшего значения до оптимальных пределов или наоборот постепенно поднять с минимального значения до необходимого показателя попросту невозможно. В системе, в которую, включен гидроаккумулятор, убрать пиковые значения, возможно благодаря расширительной камере гидробака. Имея эластичную форму, мембрана способна в оптимальные сроки увеличить объем и обеспечить сглаживание пиковых нагрузок на трубы и резьбовые соединения арматуры. 

В процессе эксплуатации при возникновении поломок чаще всего в гидробаке выходят из строя мембрана и корпус самого бака. Для мембраны характерным выступает нарушение целостности и герметичности поверхности ввиду химического состава воды и сказывается процесс старения самого материала мембраны. В таком случае ремонт проводится заменой мембраны на новую. А вот для бака, вернее, для металлического корпуса чаще всего проблемы возникают из-за производственного брака и повреждения корпуса. И в том, и в другом случае бак может быть реставрирован при помощи пайки или сварки. Но, в случае когда повреждения имеют множественный характер или имеют большую площадь ремонт восстановлением рекомендуется не проводить, а заменить бак на новый.
 

Как выбрать гидроаккумулятор для систем водоснабжения 2016

Содержание

  1. Назначение устройства
  2. О видах гидроаккумуляторов
  3. Основные параметры выбора
  4. Каким производителям можно доверять?

 

1. Назначение устройства

В автономных системах водоснабжения частных домов, коттеджей и дач главным рабочим узлом является насос. Он начинает качать воду из скважины, как только возникает необходимость ее использования – например, когда открывают кран на кухне, принимают душ или включают стиральную машинку. А теперь представьте, как часто придется насосу включаться, если вы то открываете, то закрываете кран. Несомненно, такая эксплуатация уменьшает ресурс насоса и других компонентов системы. Снизить количество включений помогает специальное устройство – гидроаккумулятор, который встраивается в систему водоснабжения. Что он собой представляет и как работает? Представим это наглядно.

Принцип работы мембранного гидроаккумулятора

На рисунке заполненный бак находится слева: вода в корпусе занимает большую часть пространства. Жидкость из него будет расходоваться. Справа показан процесс заполнения водой мембраны: большую часть бака занимает воздух. Процесс проходит при закрытых кранах водоразборных точек.

Рабочий цикл гидроаккумулятора можно описать следующим образом. Насос качает воду и подает ее внутрь корпуса, а именно в мембрану, которая по мере заполнения жидкостью растягивается и вытесняет воздух, занимая все большую часть внутреннего пространства. Когда вы открываете кран, вода под действием сжатого воздуха, давящего на мембрану сверху, начинает выходить из гидроаккумулятора и поступать к точке водоразбора. Насос при этом не включается. Таким образом, накопленный запас воды способствует сокращению количества включений водяного насоса и увеличению его ресурса. Применение этого накопительного устройства имеет и другие преимущества.

  • Удается поддерживать постоянное давление воды в системе
  • Снижается вероятность гидроударов
  • Нормализуются силы и нагрузки в системе
  • Увеличивается срок службы компонентов системы водоснабжения
  • Обеспечивается запас воды на случай отключения насоса из-за отсутствия питания
  • На 50% снижается потребление электроэнергии, затрачиваемой на работу насоса

Если вы планируете монтаж автономной системы водоснабжения, сразу задумайтесь о выборе гидроаккумулятора. Он нужен для стабильной и безотказной работы водопровода. К тому же его покупка рациональна с точки зрения экономии. Давайте разберемся, какие бывают модели.

 

2. О видах гидроаккумуляторов

Модели различаются по типу установки. Выбор следует делать исходя из того, к какому насосу вы покупаете устройство.

Горизонтальный корпус подходит для поверхностного насоса – предусмотрена площадка для его крепления на баке. Такой способ установки позволяет сэкономить место в подсобном помещении, где находится оборудование.

Вертикальный корпус подойдет как для поверхностного, так и для погружного насоса. Необязательно насос размещать рядом с гидроаккумулятором. Бак может быть установлен даже в тесном помещении.

Независимо от типа установки все гидроаккумуляторы имеют опорные ножки, которые придают конструкции устойчивость. Для надежной фиксации на основании в ножках предусмотрены крепежные отверстия. Когда вы определитесь с типом устройства, можно переходить к рассмотрению главных рабочих характеристик.

 

3. Основные параметры выбора

Объем бака определяет количество воды, которое способен накапливать и хранить гидроаккумулятор. При выборе подходящего варианта важно учесть суммарное потребление воды и задачу, которую будет выполнять оборудование: накапливать большой запас воды, который нужен вам, либо просто сократить количество включений насоса при частом пользовании сантехническими приборами и бытовой техникой. Существует формула, по которой можно максимально точно определить необходимый объем. Подробнее об этом вы можете прочитать в статье «Алгоритм подбора гидроаккумулятора: просто о сложном». Мы же приведем рекомендации, которые дают производители по подбору моделей в зависимости от типа установки и мощности насоса. Итак, для поверхностных насосов мощностью до 1 кВт подойдет горизонтальная модель на 24 л. Если мощность превышает 1 кВт, следует отдать предпочтение баку на 50 л. Для погружных насосов мощностью в 0,5 кВт подойдет гидроаккумулятор на 24 л, до 1 кВт – на 50 л, до 1,5 кВт – 100 л.

Рабочее давление устройства должно быть на 0,1 – 0,5 бар меньше значения, при котором включается автоматика насоса. Допустим, если насос запускается при показателе в 1,6 бар, то внутри бака должно быть значение 1,3 – 1,5 бар. Это будет минимальным значением, при котором работает гидроаккумулятор. Важно обратить внимание на максимальное давление, которое является безопасным для устройства. Его величина может достигать 8 – 10 бар.

 

4. Каким производителям можно доверять?

При выборе гидроаккумулятора следует отдать предпочтение моделям известных фирм, выпускающих насосное оборудование. А лучше купить устройство и водяной насос одного производителя – это гарантирует их оптимальную совместимость.

Одним из авторитетных производителей является Джилекс. Компания начала свою деятельность в 1993 году. Производит оборудование, адаптированное к эксплуатации в российских условиях. В ассортименте представлены баки стандартного объема – на 24, 50 и 100 л, а также увеличенного – до 750 л. У большинства изделий фланец выполнен из оцинкованной стали, но есть модели с пластиковым фланцевым соединением (в маркировке на это указывает буква П). Последний вариант является наиболее устойчивым к коррозии. Используется специальный высокотехнологичный инженерный армлен, который по прочностным характеристикам не уступает стали и при этом не подвержен ржавлению. К гидроаккумуляторам Джилекс предлагает запасные мембраны – так решается вопрос с заменой расходных материалов по мере износа.

Еще один уважаемый производитель на российском рынке – Беламос. Имеет опыт работы более 20 лет и предлагает надежные, качественные изделия для автономной системы водоснабжения. Объем этих гидроаккумуляторов достигает 300 л. Баки выполняются из стали толщиной в 0,8 – 1 мм, что делает их особо прочными. Технология производства исключает внутренние сварочные швы, что снижает риск повреждения мембраны. Сама мембрана выполняется из бутиловой резины, которая в отличие от обычной не трескается и не гниет. Ну а если все-таки с течением времени мембрана повредится, можно легко заменить ее на новую, так как Беламос выпускает расходные материалы.

Если вы уже готовы выбрать гидроаккумулятор для системы водоснабжения вашего дома, делайте заказ на нашем сайте. Остались вопросы? Вы можете обратиться к менеджеру, который проконсультирует вас и поможет подобрать подходящий товар.

Зачем нужен гидроаккумулятор для систем водоснабжения

Отправим материал на почту

Загородная усадьба, как правило, не имеет центрального водоснабжения. В этом случае источником воды являются скважина или колодец, откуда с помощью насоса жидкость нагнетается в систему домашнего водопровода.

Потребление воды – непостоянная величина. Иногда надо набрать стакан воды из крана, а в другом случае – наполнить ванную. В обоих случаях при открытии крана давление воды в системе упадет и включится насос, но если для ванной насос проработает 10 минут, то для стакана воды хватит и 5 секунд. А если надо набрать несколько стаканов воды с интервалом в полминуты, то насос будет включаться для каждого из них – такой режим работы неприемлем для электродвигателя и он быстро выходит из строя. Чтобы этого не случилось, в трубопровод встраивается гидроаккумулятор для систем водоснабжения.

Гидроаккумулятор в частном доме поможет избежать проблем с водоснабжением

Назначение и принцип работы

Основная задача, которая ложится на гидробаки для систем водоснабжения – накапливать некоторый объем жидкости и отдавать ее в водопроводную систему при падении давления в трубах. Таким образом, в системе есть запас воды и при кратковременных открытиях кранов (набрать воды в чайник или сполоснуть руки) насос не срабатывает, так как вода поступает из гидробака.

Как итог, основной принцип работы гидроаккумулятора в системе водоснабжения – уменьшить количество включений/выключений водяного насоса, а значит – увеличить его срок службы.

Конструктивно гидробак представляет собой герметичный полый цилиндр из металла. Внутри находятся мембрана, которую еще называют «груша», из специальной резины – бутила или синтетического этилен-пропиленового каучука. Эти материалы прочны, соответствуют всем санитарно-гигиеническим требованиям и устойчивы к бактериям. Мембрана разделяет полость на две части, в одной из которых накапливается вода. Вторая занята сжатым воздухом, который и выталкивает воду из гидробака в систему при открытии крана.

Аппарат состоит из полого цилиндра и гибкой мембраны внутри

Работа гидроаккумулятора происходит циклично:

При уменьшении давления воды в системе (когда вода из гидробака уже выбрана) срабатывает датчик давления, и происходит запуск насоса для подачи воды.

«Груша» заполняется водой, ее объем увеличивается. Воздух сжимается, давление в баке растет.

Реле давления подает сигнал, и насос прекращает свою работу.

При потреблении воды вновь срабатывает реле давления и цикл повторяется.

Начало и конец рабочего цикла гидроаккумулятора

Преимущества установки гидробака

Существует ряд причин, для чего нужен гидроаккумулятор в системе водоснабжения:

Главная задача – благодаря гидроаккумулятору запуск и выключение насоса происходят реже. Двигатель не перегревается и дольше не выходит из строя.

Кроме создания запаса воды накопитель смягчает гидравлические удары в системе водопровода. Воздух, содержащийся внутри баллона, уменьшает перепады давления в трубопроводе благодаря способности к сжатию. Как итог, меньше изнашиваются все элементы системы.

Во время отключения электричества в гидробаке остается резервный запас воды, что важно при частых перебоях случае в электроснабжении.

Типы конструкций и их устройство

В зависимости от используемого насоса и расположения насосной станции, в быту применяются гидроаккумуляторы горизонтальной и вертикальной установки.

Такие типы формовки позволяют вписать их в пространство любого технического помещения. Устанавливать агрегат нужно с расчетом на его удобное обслуживание. Нужно предусмотреть доступ для ремонта и, при необходимости, слива воды.

Вертикальные и горизонтальные гидроаккумуляторы впишутся в любое помещение

На нашем сайте Вы можете найти контакты строительных компаний, которые предлагают услугу монтажа и проектирования канализации и водоснабжения. Напрямую пообщаться с представителями можно посетив выставку домов «Малоэтажная Страна».

Наиболее рационально подключение горизонтальных гидробаков к наружным насосам, а вертикальных – к погружным, но в любом случае окончательное решение надо принимать на месте в зависимости от параметров всей системы.

В работе агрегатов принципиальных отличий нет. Разница в способе стравливания лишнего воздуха, который скапливается во время эксплуатации в водопроводной системе. При больших объемах воды, проходящей через накопитель, из нее выделяется растворенный воздух. Он может создавать воздушные пробки и затруднять работу системы.

В конструкциях с вертикальным расположенным цилиндром отверстие с клапаном находится в верхней части агрегата, т.к. воздух собирается в верхней части цилиндра. В горизонтальных гидробаках обычно такого устройства нет. Требуется дополнительный монтаж трубопровода из шарового крана, сливной трубки и ниппеля.

В накопителях объемом до 100 л устройств для выпуска воздуха нет. Лишний газ удаляется после полного слива воды.

Слив воды производится стандартным краном на входе

Почему нужно уметь подбирать гидробак

Чтобы оборудование хорошо функционировало и обеспечивало водой жителей дома, нужно не только знать, что такое гидроаккумулятор для систем водоснабжения, но и как его правильно подобрать.

Если объем накопителя недостаточный, то насос будет работать в усиленном режиме, для того, чтобы обеспечить необходимое давление в сети.

При излишнем объеме гидробака такой проблемы не будет, кроме того, в емкости постоянно будет некоторый объем воды, который можно будет использовать, например, в случае отключения электричества. Но не стоит гнаться за размером, ведь основным назначением оборудования является поддержание давления для распределения жидкости в сети. А для запаса воды можно подобрать другой, менее дорогой резервуар, например, из пластика.

У каждой вещи свое назначение – с хранением воды «про запас» лучше справится обычная пластиковая емкость

Это может быть интересно! В статье по следующей ссылке читайте про гидроудар в системе водоснабжения.

Расчет оптимального объема гидробака

Правильно подобранный объем гидробака позволит:

обеспечить достаточный уровень потребления воды,

оптимально использовать насосное оборудование,

продлить срок службы накопителя и элементов системы.

Существует несколько способов, как подобрать гидроаккумулятор для систем водоснабжения и рассчитать необходимый объем накопителя.

Итальянские инженеры разработали методику расчета UNI 8192. Подбор осуществляется по трем параметрам: максимальному расходу воды, количеству допустимых включений насоса в час и высоты подачи воды.

При небольшой потребности в водоснабжении, например, для семьи из 2-3 человек, живущей в одноэтажном доме, объем гидробака можно не рассчитывать. Достаточно будет 24-литровой емкости.

Для домов большей этажности и с немалым количеством точек потребления воды, следует произвести расчет.

Нужный размер гидробака можно выбрать только на основании расчетов

Он проводится по схеме:

По таблицам определяются суммарные коэффициенты потребления воды в зависимости от используемого оборудования.

Рассчитывается максимальный расход воды. Например, при совместной работе душа, смывного бачка и крана на кухне этот показатель будет равен 30л/мин (Qmax).

Расчетное количество включений насоса в час (для комфортной работы) принимается за а=15. При более интенсивной работе мембрана гидробака совершает слишком частые колебания, что приводит к ее преждевременному разрушению. К тому же производительность насоса не дает возможности полностью заполнить накопитель водой. Насос при непрерывной работе перегревается и быстрее выходит из строя.

Следующая важная величина – максимальное и минимальное давление для срабатывания реле. Для двухэтажных домов эти значения 3 бар и 1,5 бар соответственно (Pmax и Pmin). В расчете участвует начальное давление газа в установке P0=1,3 бар.

Необходимый объем определяется по формуле: V=16,5 x Qmax x Pmax x Pmin /(a x (Pmax-Pmin)x P0)=16,5х30х3х1,5/(15х(3-1,5)х1,3)=76 л.

Ближайшим по значению является бак объемом 80 л.

Гидроаккумулятор для систем водоснабжения с такой вместимостью позволит выполнить потребности в водоснабжении жителей 2-х этажного дома при трех работающих одновременно точках разбора воды.

Как правильно рассчитать и подобрать гидроаккумулятор можно посмотреть на видео:

Нужен ли запас емкости

Дополнительный объем воды, хранящейся в гидробаке, не отражается на его эксплуатации. Основной функцией агрегата является поддержание давления в водопроводной сети.

Если необходим значительный запас воды, проще и значительно дешевле встроить в систему резервный бак из пластика. Поэтому при подборе оборудования приобретать гидроаккумулятор с запасом не имеет смысла.

При увеличении потребности в водообеспечении, например, при увеличении числа жильцов или количества потребляющей воду бытовой техники, можно дополнительно установить еще один гидробак небольшого объема. Их производительность суммируется. Место установки дополнительного гидробака не играет важной роли.

При необходимости в систему можно установить несколько гидробаков

Это может быть интересно! В статье по следующей ссылке читайте про пластиковые водостоки для крыши.

Расчет давления в гидроаккумуляторе

Для того, чтобы оборудование эффективно работало и обеспечивало нужды жильцов дома, давление в гидробаке должно быть избыточным.

Чтобы вода поступала к верхней точке разбора, давление воздуха в цилиндре должно быть больше гидростатического, создаваемого столбом жидкости высотой от нижней до верхней точки водопотребления. Например, для двухэтажного здания эта величина равна Р мин = 0,7 бар (10 м =1 бар). Перепад высот в данном случае около 7 м.

Для устойчивой работы необходима разница в 0,5-0,6 бар между давлениями в нижней и верхней точками.

Таким образом, номинальное давление в гидроаккумуляторе Рном =0,6+0,7=1,3 бар

Заводские настройки предусматривают необходимое давление 1,5-2 бар, что является оптимальным для работы гидроаккумулятора. Для его контроля в устройство вмонтирован тонометр.

Тонометр необходим для контроля давления в гидробаке

При отклонении параметра давления в меньшую сторону его можно скорректировать, накачав воздух автомобильным насосом, для чего в корпусе устройства предусмотрен ниппель.

Установка, тестирование, подключение

Просто смонтировать гидробак не является сложной задачей – более насущной проблемой обычно является грамотный выбор объема и рабочего давления, поэтому лучше если все работы в комплексе будут проводить специалисты.

В первую очередь подбирается место под установку, которое должно соответствовать следующим требованиям:

вибрация и шум от работающего оборудования не мешают жильцам,

существует достаточное пространство для обслуживания и ремонта гидробака,

обеспечена надежная опора на ровное и выставленное строго горизонтально основание.

При установке используются амортизирующие прокладки из резины, которые частично гасят вибрацию.

Для установки гидробака необходимо надежное основание

Подключение гидроаккумулятора к системе водоснабжения проводят в следующем порядке:

Подготавливается ровная площадка на прочном основании, например, бетонном полу подвала.

Гидробак устанавливается на основание, используя специальные прокладки.

Проводятся контрольные измерения давления в цилиндре в нерабочем состоянии. Оно должно быть не менее 1,5 бар (атм). Это заводская настройка. При недостаточном давлении можно воспользоваться автомобильным насосом.

На патрубок гидроаккумулятора устанавливается штуцер, имеющий пять выходов.

Поочередно подключаются водяной насос, водопроводная труба, манометр и реле давления к выходам штуцера.

Для уменьшения вибрации применяют гибкие переходники. Их устанавливают на участке подключения агрегата к водопроводу. Следует следить за тем, чтобы просвет переходника не был меньше диаметра подключаемой трубы.

Подключение насоса к гидробаку показано на видео:

Гидробак заполняется водой и проверяется на наличие течей. При необходимости проводится дополнительная герметизацию резьбовых соединений.

Заливать в бак воду нужно очень медленно, чтобы избежать разрыва мембраны. При долгом хранении возможно слипание «груши», при постепенном наполнении гибкая форма плавно расправится.

Подключается электропитание и настраивается реле давления согласно инструкции к оборудованию.

При использовании погружного насоса необходимо установить обратный клапан. Он препятствует обратному оттоку воды в скважину.

Схема подключения гидроаккумулятора к элементам водопроводной сети.

Популярные модели

Покупатель, приобретая гидроаккумулятор, основное внимание уделяет объему цилиндра. На сегодняшний день выпускаются и используются в быту модели вместимостью от 10 л до 200 л.

По данным опроса российской интернет-аудитории наиболее востребованными являются гидробаки объемом 76-100 л, 11-25 л и 26-50. Для дачных участков часто покупают накопители до 10 л. Вертикальная установка в числе приоритетных.

Обычно, какой купить гидроаккумулятор для систем водоснабжения, выбирают просто по соотношению цена-качество. Производители предлагают модели, сочетающие в себе различную комплектацию и достойное качество по разумной цене. Рейтинг производителей выглядит следующим образом: Reflex, Jeelex, Wester, UNIPUMP, CIMM.

Это может быть интересно! В статье по следующей ссылке читайте про водоснабжение частного дома.

Заключение

Гидроаккумулятор – необходимый элемент для системы водоснабжения частного дома, который обеспечит долговечную работу насоса и бесперебойное снабжение водой. Чтобы аппарат прослужил долго и не требовал частых ремонтов, его нужно правильно подобрать и грамотно установить, для чего рекомендуется воспользоваться услугами грамотных специалистов. Разобравшись для чего нужен гидроаккумулятор, можно планировать его установку и искать хороших специалистов, которые сделают все на высшем уровне.

Специальная емкость, которой является гидроаккумулятор для систем водоснабжения, предназначается для бытового и промышленного использования. Назначение этого изделия заключается в принятии на себя некоторого объема жидкости и избыточного давления, имеющегося в системе.

Современный автономно функционирующий водопровод обязательно укомплектовывают резервуаром, в котором хранится определенный объем воды. Самым простым вариантом данного устройства является металлический или пластиковый бак, располагаемый на чердаке.

Правда, сейчас гидроаккумуляторы уверенно вытесняют стандартные накопители. Дело в том, что они намного удобнее и оказывают лучшее влияние на состояние всей системы водоснабжения объекта недвижимости.

Принцип работы гидроаккумуляторов

Эти устройства также называют аккумуляторными или напорными баками и гидробаками для систем водоснабжения. Внешне гидроаккумулятор выглядит как металлическая емкость, разделенная внутри на две части при помощи специальной резиновой прокладки – мембраны. Этот элемент прочно закрепляют у горловины бака, где имеется отверстие для поступления жидкости.

На противоположной стороне аккумулятора располагается еще одно отверстие, предназначенное для воздуха. В этом месте устанавливают обычный ниппель, что сделано с определенной целью. Устройство гидробака имеет следующие особенности: поскольку мембрана делит его на два отделения, в одном из них находится вода, а в другом – воздух с определенной величиной давления.

Чтобы узнать этот параметр в резервуаре, пользуются манометром. Некоторые из моделей дополнительно снабжают фильтром с целью недопущения попадания загрязнений внутрь. Мембрану изготавливают из особой резины, отличающейся эластичностью и безопасностью для здоровья человека.

Принцип работы гидроаккумулятора после его подсоединения к водопроводной системе заключается в следующем: жидкость поступает из него под постоянным напором, а это позволяет повысить качество воды из водопровода и обеспечить требуемые условия для функционирования бытовых устройств.

Например, чтобы бесперебойно работала стиральная машина, ванна с гидромассажем и другая аналогичная техника, необходимо поддерживать определенную величину давления в системе водоснабжения. Почти всегда напорные баки укомплектовывают регулирующим устройством, которым является реле давления.

Можно таким образом настроить работу гидроаккумулятора в системе водоснабжения, что он будет включать /отключать подачу воды в прибор в зависимости от величины давления воздуха.

Функционирует он так:

  1. По мере забора жидкости из бака в его воздушной камере понижается давление.
  2. Реле после достижения минимальной отметки давления автоматически подключает насос, чтобы восполнялся объем воды.
  3. В итоге давление в емкости вновь повышается.
  4. Когда максимально возможное значение давления достигнуто, реле отключает водоподачу в бак.

В результате вышеописанный процесс, как работает гидроаккумулятор, позволяет значительно сократить число включений/отключений насоса, что способствует продлению ресурса функционирования техники. Если подключить насосное оборудование напрямую к автономному водопроводу, количество циклов существенно увеличивается.

Наличие напорного бака в водоснабжающей сети обеспечивает ее стабильную работу, а кроме этого, является защитой от возможности возникновения гидроударов. Помимо этого, внутри резервуара все время находится определенный запас воды, который не будет лишним в случае, например, поломки насоса.

Знание принципа, как работает гидроаккумулятор для водоснабжения, позволяет владельцу объекта недвижимости сделать выбор лучшего устройства, после чего организовать его правильный монтаж и последующее обслуживание.

Виды гидробаков для систем водоснабжения

Гидроаккумуляторы в зависимости от типа установки делятся на вертикальные и горизонтальные изделия. В первом случае устройства отличаются тем, что для их монтажа легче отыскать подходящее месторасположение. И вертикальные, и горизонтальные баки снабжают ниппелями.

Одновременно с водой в устройство поступает и незначительное количество воздуха. Он со временем накапливается внутри и частично занимает объем емкости. Чтобы бак функционировал исправно, необходимо периодически стравливать собравшийся воздух посредством ниппеля.

То, как устроен гидроаккумулятор вертикального типа, позволяет применять ниппель именно для этой цели. В свою очередь с горизонтальными емкостями все сложнее. Кроме ниппеля, предназначенного для стравливания воздуха, на напорный бак нужно устанавливать запорный кран и отвод в канализационную систему. Все вышесказанное имеет отношение к моделям, которые могут накапливать жидкость объемом свыше 50 литров.

Если бак меньше, тогда устройство вне зависимости от типа не имеет никаких особых приспособлений для удаления воздуха из мембраны. Но его все равно необходимо из гидробака удалять, поэтому из него периодически сливают воду, после чего вновь заполняют жидкостью.

Данную процедуру выполняют в следующей последовательности:

  1. В первую очередь отключают питание насосного оборудования и реле давления.
  2. Затем открывают ближайший смеситель.
  3. Воду сливают, пока бак не опустеет.
  4. Дальше кран закрывают, подают питание на реле и насос, после чего вода заполняет бак в автоматическом режиме.

Для автономно обустраиваемых инженерных систем используют два вида гидроаккумуляторов для водоснабжения – они бывают синего и красного цвета. Такая их особенность позволяет отличать резервуары по назначению. Синий бак применяют при обустройстве систем холодного водоснабжения, а красный аккумулятор – для функционирования отопительного контура.

Когда производитель не обозначает выпускаемую продукцию одним из этих двух цветов, узнать назначение приобретаемого устройства можно из техпаспорта на изделие.

Кроме цвета типы гидроаккумуляторов для водоснабжения отличаются в зависимости от характеристик материалов, применяемых для производства мембран. В любом случае используется высококачественная резина, которая предназначается для контакта с продуктами. Но в красных баках устанавливают мембраны, рассчитанные на соприкосновение с горячей водой, а в синих – с холодной.

Приборы синего цвета могут переносить более высокое давление, чем красные резервуары. Назначение гидроаккумулятора в системе водоснабжения имеет большое значение. Не следует применять для холодной жидкости изделия для систем ГВС и наоборот. При нарушении условий эксплуатации напорных баков мембраны начинают изнашиваться гораздо быстрее, устройства приходится ремонтировать или даже полностью менять.

Критерии выбора подходящего гидробака

Перед тем, как выбрать гидроаккумулятор для систем водоснабжения, в первую очередь обращают внимание на объем жидкости, который он может в себя вместить. Для этого пользуются специальной формулой. Получившееся значение умножают на поправочный коэффициент, величина которого зависит от мощности насосного оборудования. Например, при мощности насоса 0,55 – 1,5 кВт коэффициент равен 0,25.

В основном проведение расчетов требуется, когда гидроаккумулятор используется для промышленного назначения. Что касается бытовых потребностей, то обычно бывает достаточно бака, имеющего емкость примерно 25 – 50 литров.

Кстати, расчетные показатели редко совпадают с реальными объемами, которые имеют типовые модели данных устройств. В такой ситуации просто устанавливают бак с немного большим литражом. Например, если согласно вычислениям по формуле, при определении, какой нужен для системы водоснабжения гидроаккумулятор, получилось, что требуется 32-литровый бак, тогда можно приобретать 35 – литровое изделие.

Не следует забывать, что наружные параметры прибора и объем помещаемой в него воды являются разными цифрами. Как правило, вода заполняет гидроаккумуляторный бак примерно на третью часть его объема.

Чем мощнее насосное оборудование, используемое в автономной водопроводной системе домовладения, тем более емкое устройство нужно установить. Отсюда ясно, что в распоряжении членов семьи будет небольшой запас воды. Но специалисты не советуют приобретать слишком объемный гидроаккумулятор, поскольку вода в нем будет меняться чересчур медленно и это обстоятельство ухудшит ее качество.

Именно по этой причине, делая расчеты, нужно учитывать максимальное количество жидкости, проходящее через водопроводную систему. Перед тем, как выбрать гидроаккумуляторы для водоснабжения, нужно помнить, что модели импортного производства имеют особенную конструкцию, поэтому их не всегда можно состыковать беспроблемно с элементами отечественного водопровода. Читайте также: «Какой расширительный бак для водоснабжения лучше выбрать – все, что нужно знать».

Особенности монтажа гидроаккумулятора

К установке данного устройства предъявляют более строгие требования по сравнению с монтажом накопительного резервуара. Объясняется данная особенность тем, что накопитель, расположенный на чердаке, статичен, а в тоже время гидроаккумулятор все время находится в динамическом движении, поскольку водная масса поступает в емкость и отбирается из нее, а в это время мембрана сжимается или растягивается.

Чтобы вибрация в процессе работы гидробака не передавалась водоснабжающей системе и предметам, находящимся рядом, его размещают на прочном и ровном основании, применяя амортизирующие прокладки из резины. Место его монтажа должно быть хорошо доступным и просторным.

Особенности устройства гидроаккумулятора для систем водоснабжения и принцип его функционирования требует периодического выполнения проверки, настройки и обслуживания. Перед монтажом следует знать, какое давление должно быть в пустой емкости. Обычно номинальная величина данного показателя составляет 1,5 бара – его устанавливают производители прибора (прочитайте: «Правильное подключение гидроаккумулятора к системе водоснабжения – инструкция по установке»).

Через время воздух частично покидает емкость. По этой причине нужно измерить давление манометром и при необходимости подкачать воздух или, наоборот, стравить его при избыточной величине данного показателя.

Не лишним будет уточнить величину нормального давления воздуха в незаполненном жидкостью гидроаккумуляторном баке для водоснабжения – информация об этом содержится в техпаспорте. Так как золотник имеет типовые размеры, для проведения замеров подойдет каждый манометр. Если гидробак не укомплектовали данным измерительным прибором, можно воспользоваться автомобильным вариантом.

Основное требование к манометру – он должен быть точным со шкалой с делениями от 0,5 бар или менее и находиться в исправном состоянии. Для проведения измерений можно пользоваться электронными приборами. Манометр подключают к водопроводным трубам, используя гибкие переходники. Их диаметр должен соответствовать сечению водопроводных труб, а вот сужение не допускается.

Устройство гидроаккумулятора для систем водоснабжения предусматривает, что перед тем, как наполнять его водой, нужно удалять весь воздух из мембраны. Первый раз жидкость закачивают внутрь его медленно, тонкой струей под слабым напором. Это необходимо для того, чтобы не допустить повреждения мембраны, поскольку она при хранении в магазине могла слегка деформироваться или слежаться.

Все эти нюансы на первый взгляд кажутся незначительными, но они могут оказать существенное влияние на работоспособность гидроаккумулятора. Важным процессом является настройка требуемой величины давления в резервуаре.

После наполнения емкости водой следует повторно измерить манометром давление воздуха. Чем меньше его окажется в гидробаке, тем ниже будет этот показатель и тем больший объем жидкости можно закачать.

Но чем меньше в аккумуляторе воздуха, тем ниже рабочее давление жидкости в месте ее выхода из емкости. Допустимая величина его снижения может быть равной 1 бару, если возникла потребность в наличии дополнительного объема для хранения воды. При этом наблюдается понижение напора потока в системе.

В зависимости от того, для чего нужен в системе водоснабжения гидроаккумулятор, его владельцу придется делать выбор между закачкой в резервуар большого количества воды и хорошим напором. Вне зависимости от решения, минимальное давление воздуха должно составлять один бар.

Если в напорном баке воздуха окажется недостаточно, мембранная вставка, наполненная водой, растянется и может достать до металлических стенок. Это не допустимо, поскольку в результате такого контакта резина начинает разрушаться и мембрану приходится менять.

После того, как емкость наполнена, произведена ее регулировка и сделано подключение к водоснабжающей системе, можно приступать к настройке реле давления. К нему обычно прилагают инструкцию, содержащую подробное описание порядка действий.

Если посмотреть под крышку корпуса, то там можно увидеть две регулировочные пружины. Та, что больше, позволяет выставлять величину минимального давления, при которой реле запускает насос, а тот начинает закачивать жидкость в энергоаккумулятор для воды. При помощи меньшей пружины настраивают разницу между верхним и нижним значением.

По мере того, как производится отбор воды из резервуара, давление начинает меняться. При достижении нижней величины замыкаются контакты реле, и включается насосное оборудование. В процессе настройки реле приходится несколько раз наполнять емкость и после этого ее опустошать. Как правило, разница между величиной давления включения и отключения равна около 2 бар.

В паспорте, прилагаемом к гидробаку, производитель указывает максимальное давление, на которое он рассчитан, но накачивать его до такого значения не имеет смысла. Дело в том, что при функционировании на пределе возможностей прибор быстрее изнашивается. При настройке реле нужно учитывать, что разница между величинами давления отключения и воздуха в напорном баке должна составлять примерно 10%.

Правила эксплуатации

После завершения монтажа прибора, его нужно обслуживать с учетом того, для чего нужен гидроаккумулятор в системе водообеспечения домовладения. Не менее одного раза в течение месяца нужно проверять состояние настроек у реле давления и если требуется, корректировать их.

Также нуждается в проверке целостность мембраны, состояние корпуса резервуара и герметичность мест соединений. Чаще всего в напорных баках выходят из строя мембраны – происходит их разрыв. Постоянно повторяющиеся циклы, состоящие из сжатия-растяжения, являются причиной повреждения данного элемента.

О том, что мембрана порвана, говорят резкие перепады показаний на манометре, в результате чего вода начинает поступать в воздушную секцию гидроаккумулятора. Чтобы быть уверенным в наличии поломки, из резервуара полностью стравливают воздух. Если следом за ним начнет вытекать вода, это говорит о необходимости замены этого элемента.

Выполнение такого ремонта не является сложным, для чего поступают следующим образом:

  • гидроаккумуляторный бак отключают от электропитания и водопровода;
  • отвинчивают болты, удерживающие горловину емкости;
  • удаляют прежнюю мембрану;
  • устанавливают новое изделие;
  • собирают бак в обратном порядке;
  • прибор устанавливают на место и подключают.

После завершения ремонта нужно проверить и отрегулировать настройки давления в резервуаре и реле давления. Соединительные болты закручивают равномерно, чтобы не допустить перекоса устанавливаемой мембраны и чтобы ее край не сполз внутрь корпуса прибора.

При этом поступают так: болты помещают в гнезда и поочередно делают пару оборотов первого из них и переходят к следующему. В итоге мембрана получается одинаково прижатой к корпусу вдоль всей окружности.

Распространенной ошибкой многих новичков при проведении ремонта гидробака является неправильное применение герметиков. Дело в том, что месту размещения мембраны он не требуется, и наоборот – его присутствие может повредить этот элемент. Монтируемое изделие должно быть аналогичного объема и конфигурации. Желательно поступить так: разобрать бак и, имея на руках испорченную мембрану, приобрести ей замену.

Разобравшись с тем, зачем для водоснабжения гидроаккумуляторы, и каких бывают типов, можно отправляться за покупкой. Этот прибор является важной частью современной автономной водоснабжающей системы.

Гидроаккумулятор более сложное и дорогое устройство, чем стандартный накопительный бак, но все затраты на его покупку непременно окупятся, поскольку качество воды в системе водоснабжения улучшается и значительно возрастает рабочий ресурс насоса. Кроме этого, в водопроводе поддерживается постоянный напор жидкости.

Разберем семь наиболее часто встречающихся мифов о гидроаккумуляторах и их функциональных возможностях.

Миф 1. Гидроаккумулятор предназначен для поддержания постоянного давления в системе водоснабжения.

Такую фразу можно достаточно часто найти в описаниях гидроаккумуляторов. Вариации – гидроаккумулятор создает постоянное давление и т.п.

Начнем с того что мембрана (резиновая груша) в металлическом корпусе никакое давление, ни постоянное, ни «переменное» создать просто не в состоянии. Давление создается только насосом. Какое давление обеспечивает насос, такое же давление будет в гидроаккумуляторе. Единственное, о чем можно говорить, так это о том, что гидроаккумулятор, в отсутствие расхода воды, поддерживает созданное в нем давление и способствует его плавному снижению с началом водоразбора и плавному повышению после закрытия всех кранов. Т.е. без него давление изменялось бы мгновенно, а с ним изменяется плавно, за счет изменения гидравлического объема путем растяжения-сжатия мембраны. В этом и есть основный смысл его использования. Для корректного функционирования системы с вездесущим реле давления требуется именно плавное изменение давления, что и обеспечивается с помощью гидроаккумулятора.

Говорить о постоянном давлении в стандартной системе с реле давления и гидроаккумулятором вообще не приходится. Весь смысл функционирования такой системы сводится к тому, что давление постоянно изменяется, за счет чего и автоматизируется работа насоса с помощью реле давления. Постоянное давление может быть только при неизменном расходе, но как только расход воды изменяется (открыли или закрыли дополнительный кран) давление мгновенно изменяется. Все что может сделать гидроаккумулятор – это задать системе инерционность, что от него собственно и требуется. Постоянного давления в системах с переменным расходом возможно достичь только при использовании преобразователя частоты, когда скорость вращения насоса изменяется в зависимости от расхода воды.

Миф 2. Чем больше объем гидроаккумулятора, тем лучше.

Тем лучше для чего? Для самого гидроаккумулятора, для надежности системы, для насоса? Гидробак большого объема стоит дороже, занимает больше места, стоимость замены мембраны выше. Одни минусы.

Но определенная логика в утверждении есть и заключается она в следующем: чем больше объем гидробака, тем реже будет включаться насос. А чем реже включается насос, тем дольше он проработает, так как ресурс будет сохраняться (режим пуска электродвигателя самый напряженный – скачок пускового тока, высокий пусковой момент, повышенная нагрузка на детали насоса).

Однако с другой стороны логично предположить, что есть определенный предел по объему гидроаккумулятора, на котором необходимо остановиться. Ведь никому не приходит в голову покупать для частного дома гидроаккумулятор объемом в тысячи литров. Хотя с таким баком насос может включиться всего один-два раза в день или вообще не включиться. Не забудьте, что полезный объем гидроаккумулятора составляет около 30%.

Заблуждение состоит в том, что даже если мы уменьшим количество включений насоса в час в два раза (увеличив объем гидроаккумулятора), насос не прослужит в итоге в два раза дольше. Даже зная количество включений в час мы не можем оценить общее время работы в каждом цикле, что гораздо важнее для ресурса. Точно также если вы используете насос только полгода, например, в дачный сезон, не нужно рассчитывать, что насос прослужит в два раза дольше чем у соседа, который пользуется насосом круглый год.

Производители двигателей не дают определенного лимита включений/выключений на весь срок эксплуатации, после которого двигатель выходит из строя или требует ремонта. На ресурс двигателя влияют общее время работы и тепловой режим. Но при этом действительно важно, чтобы количество кратковременных включений насоса в час не превышало, указанных производителем, значений (эти данные есть в технической документации на насос). Это и есть основной критерий, по которому подбирается объем гидроаккумулятора. А если насос снабжен устройством плавного пуска, то и количество этих самых пусков может быть увеличено. Т.е. объем гидробака можно уменьшить.

Миф 3.

Все гидроаккумуляторы одинаковые. Если нет разницы, зачем платить больше?

Если обратить внимание только на внешний аспект, то с данным утверждением сложно не согласиться. Если мы говорим о стандартных гидробаках со сменной мембраной, то внешне они действительно похожи друг на друга как близнецы-братья.

Но как часто бывает, самое важное – внутри. Хотя у гидроаккумуляторов действительно простое устройство, но даже здесь есть место для нюансов. Именно поэтому в одних гидробаках уходит воздух, и мембрана выходит из строя через год-два, а другие держат давление и служат гораздо дольше.

Миф 4. Гидроаккумулятору необходима установка воздухоотводчика.

Система водоснабжения (не путать с системой отопления) без проблем обходится без воздухоотводчика. Воздушные пузырьки при правильно проложенных трубах удаляются через кран во время водоразбора. А при неправильно проложенных трубах (с возможностью образования воздушных карманов) воздухоотводчик дело не спасет.

Отметим, что реле давления могут работать и с воздушной средой (например устанавливаться на компрессорном оборудовании).

Установить воздухоотводчик можно для самоуспокоения, но реального эффекта это не дает.

Миф 5. Все гидроаккумуляторы синего цвета.

Помогая покупателю сориентироваться в многообразии расширительных баков, большинство производителей действительно выпускают гидроаккумуляторы (расширительные баки для систем водоснабжения) именно синего цвета. Работает стандартная цветовая ассоциация, в чем нет ничего плохого.

Однако гидроаккумулятор окрашен только снаружи, поэтому нет никаких технологических проблем для изменения цвета.

Гидроаккумуляторы являются неотъемлемой частью многих бытовых и промышленных насосных станций (идут с ними в комплекте). Производители насосного оборудования самостоятельно не выпускают расширительные баки и закупают их у специализированных предприятий. В целях маркетинга эти баки могут иметь не только другой шильд, с названием отличным от оригинального (что сегодня не редкость), но и другой цвет. По желанию заказчика производитель гидроаккумуляторов может их на заводе окрасить в любой цвет.

Например, Grundfos долгое время использовал гидроаккумуляторы зеленого цвета, у Pedrollo встречались красные баки, а DAB использовал белые. Причем даже разные партии товаров могли быть разного цвета. Иногда выбор цвета гидроаккумулятора зависит от общей цветовой гаммы производителя насосов.

Сам цвет никоим образом не влияет на технические характеристики гидроаккумулятора и по большому счету может быть любым.

Поэтому, если у вас вышел из строя, допустим, зеленый гидробак от станции Grundfos, нет смысла искать бак аналогичного цвета.

Безусловно, синий цвет является самым распространенным на рынке гидроаккумуляторов, но не единственным.

Миф 6. На зиму из гидроаккумулятора необходимо не только сливать всю воду, но и спускать воздух.

Действительно, если вы планируете еще попользоваться своим гидроаккумулятором в следующем году, то слить воду из бака необходимо. Однако спускать воздух после слива воды нет никакой необходимости. Мембрана сильно сжимается под давлением воздуха и выдавливает всю воду.

Есть мнение, что мембране легче в свободном состоянии и лучше и её на зиму снять. Не споря и даже не принимая во внимание трудозатраты, приведем лишь один важный контраргумент. Все гидроаккумуляторы поступают в продажу с предварительной заводской закачкой воздуха, которая сильно деформирует (сжимает) мембрану, поскольку в неподключенном состоянии нет противодавления воды. В таком виде новый бак может храниться не один месяц, а то и год, пока не найдет своего хозяина. И ничего страшного в этом нет. Гидроаккумулятор устанавливают, контролируют давление воздуха, запускают систему и все замечательно работает.

Наш опыт эксплуатации бытовых систем водоснабжения указывает на то, что положительный эффект от полного опустошение воздушной полости на зимний период не имеет практического подтверждения.

Конечно, можно дойти до крайности, разобрать половину системы водоснабжения на зиму и гидробак в придачу. Все промыть, просушить и сложить дома в теплом месте. Но этот вариант лучше оставить для «знатоков». Максимум из того что необходимо сделать это слить всю воду и продуть систему компрессором.

Миф 7. Мембрану лучше не заменять, а менять сразу целиком гидроаккумулятор.

При выходе мембраны из строя приходится решать вопрос о замене одной только мембраны или замене гидроаккумулятора целиком.

Хотите продлить жизнь мембране? Не забывайте контролировать давление воздуха.

Логично, что решение принимается на основании сопоставления стоимости новой мембраны и всего гидроаккумулятора в сборе. У некоторых дорогих европейских брендов стоимость мембраны составляет около 60% от общей стоимости товара. Конечно, это не реальная стоимость мембраны, а наглая политика производителя, старающегося заработать на запасных частях и сервисе, что сегодня вполне привычно. Кроме того, далеко не всегда можно найти аналогичную замену, так как производители могут специально изготавливать мембраны с нестандартной горловиной. Поэтому неудивительно, что покупателем принимается решение о покупке нового оборудования.

У других производителей стоимость мембран находится на уровне 30-35% от стоимости нового гидроаккумулятора. В данном случае мы бы посоветовали оценить состояние корпуса и фланца, и, в случае их удовлетворительного состояния, сделать выбор в пользу замены мембраны. Эта операция несложная.

Если гидроаккумулятор не находится все время во влажной среде, то его корпус и фланец может прослужить достаточно долго.

Как выбрать гидроаккумулятор для водоснабжения

Гидроаккумулятор для водоснабжения – необходимое дополнение автономной системы подачи воды. В частных домах бывают скачки давления, которые выводят бытовую технику из строя. Гидробак гасит их и минимизирует воздействие гидроударов. Наличие такого агрегата поддерживает давление даже при отключенном насосе. Его не нужно каждый раз включать при открытии крана. Вместительные баки накапливают воду, позволяя ее расходовать и после отключения подачи. Но для полноценной работы всей системы необходимо грамотно выбрать гидроаккумулятор по типу бака, его объему и давлению.


Как работает гидробак для ХВД?

Это металлический резервуар, интегрируемый в водоснабжение частного дома. По конструкции бывает с резиновым баллоном и с мембраной. Несмотря на отличия в компоновке, принцип работы этих агрегатов схожий.

  • Баллонный. Внутрь резервуара помещается эластичный баллон (груша). В бак закачивается воздух, а в баллон – вода. По мере наполнения водой груша расширяется, а давление в баке растет. Воздух сжимается и выталкивает воду. При снижении давления баллон прогибается в обратную сторону, что включает насос. Баллонные гидробаки простые и практичные. Вода контактирует только с резиновой грушей, которую легко заменить.
  • Мембранный. Внутри резервуара находится прорезиненная мембрана в виде перегородки. Делит бак на два отсека: верхний заполняется водой, а нижний – воздухом. Сжатый воздух через мембрану выталкивает воду из резервуара. Здесь вода контактирует со стенками и может вызвать коррозию. Сама мембрана обычно несъемная. Но, например, немецкие мембранные баки Reflex имеют съемную мембрану и антикоррозийную обработку.

Бак для воды: вертикальный или горизонтальный?

При выборе нужно исходить из места его размещения. Вертикальный можно уместить и на ограниченной площади. Но есть и другие отличия в оснащении и характеристиках.

  • Вертикальные. Это высокие резервуары, емкость которых достигает 800-1000 литров. Баки объемом более 100 л имеют специальный клапан в верхней части (воздухоотводчик). Такие агрегаты способны накапливать воду для ее подачи после отключения. Адаптированы для работы и с погружными, и с поверхностными насосами.
  • Горизонтальные. Занимают больше места при установке, но проще в монтаже, Могут даже крепиться к стене. Подходят для поверхностных насосов (есть специальная площадка). Однако для воздухоудаления потребуется монтаж клапана. К тому же такие гидробаки не отличаются большим объемом, поэтому не всегда приспособлены для накапливания воды.

Как выбрать гидроаккумулятор по объему?

Существуют формулы для расчета нужной вместительности бака с учетом запаса воды. Но для водоснабжения дачного дома достаточно знать несколько параметров. В продаже присутствуют баки следующих объемов:
  • 4-35 литров. Используются при производительности насоса в 1.5-2 м³/ч и для 2-3 точек потребления воды. Такие агрегаты подойдут для сезонных домиков на 1-2 человек.
  • 50-100 литров. Гидробаки рассчитаны на работу с насосом в 3.5-5 м³/ч и на 7-8 потребителей. Хороший выбор для семьи, которая много времени проводит на даче.
  • 100-150 литров. Емкие баки для насосов более 5 м³/ч и 8-9 точек потребления воды. Подобные устройства выбирают для постоянного проживания в частном доме.

Нужен ли запас объема гидроаккумулятора для водоснабжения? На долговечность насоса это особо не повлияет. Производители предусматривают рабочий цикл в 20-30 включений в час. Если он будет включаться реже, то это ненамного продлит срок службы. Но если нужен запас воды на случай ее частого отключения, то емкий резервуар незаменим. При этом важно соблюсти баланс. Слишком большой бак для воды вызывает ее застаивание. Двойного запаса (от минимально необходимого) будет достаточно.

Необходимый расход воды

Общий объем гидробака и максимальный объем воды – не равнозначные параметры. Ведь вода занимает только часть внутреннего пространств. Примерный расчет воды определяется с учетом работы всей сантехники: краны на кухне и в ванной, душ, унитаз, стиральная и посудомоечная машины. В среднем это 150 литров в минуту. Но в реальности все приборы и техника одновременно не используются. Поэтому расход составляет около 70-75 л в минуту. Чтобы насос не включался чаще 30 раз за час, нужен двойной запас, то есть 140-150 л. Для небольших дачных домов, где мало потребителей воды, эти показатели ниже.

Рассчитываем рабочее давление

Рабочее давление – важный параметр гидроаккумулятора. При необходимости его можно настроить, исходя из расчетов. Подъем воды на высоту до 10 метров обеспечивает 1 атмосфера. Приплюсовывается еще 1 Атм для поддержания нормального напора в кране. Если точка забора воды находится на высоте 5 метров, то потребуется давление в 0,5 Атм. Добавляя еще одну атмосферу, получаем рабочее давление в 1,5 атмосфер. Этого хватит для водоснабжения двухэтажного дома. У большинства агрегатов на рынке оно не превышает 2 Атм. Максимальное давление варьируется от 4-5 до 10 атмосфер.

Заключение

Существуют и другие критерии выбора гидроаккумулятора для водоснабжения. Это фирмы-производители, материалы изготовления комплектующих (мембран, фланцев), стоимость гидробака и способы его подключения. Но руководствуюсь указанными выше характеристиками, можно определиться с базовыми параметрами. В нашем каталоге представлены мембранные баки российского и зарубежного производства объемом до 2000 литров. Гигиеничные, практичные и долговечные. Адаптированы к системам автономного водоснабжения и потребностям владельцев частных домов.

Что такое гидроаккумулятор? Виды гидроаккумуляторов. Назначение

Гидроаккумулятор для систем водоснабжения — это устройство, позволяющее накопить некоторый объём воды под давлением за счёт энергии сжатого воздуха, а затем по мере необходимости выдать обратно.

13.02.2021

Гидроаккумулятор для систем водоснабжения — это устройство, позволяющее накопить некоторый объём воды под давлением за счёт энергии сжатого воздуха, а затем по мере необходимости выдать обратно. Также называется мембранным баком, рессивером, расширительным баком или экспанзоматом. Последние два названия чаще применяются к бакам для систем отопления, однако, конструктивно от гидроаккумуляторов эти баки не отличаются.

Содержание:

  1. Устройство гидроаккумулятора

  2. Принцип действия гидроаккумулятора

  3. Зачем нужен гидроаккумулятор

  4. Виды гидроаккумуляторов

  5. Как выбрать гидроаккумулятор

Устройство гидроаккумулятора


  • Непосредственно бак. Сделан из металла (нержавейка или покрытая порошковой краской высокоуглеродистая сталь). Служит для удержания давления воздуха в замкнутом объёме. Часто на баке имеются ножки и монтажная площадка для установки насоса.

  • Фланец. Бывает пластиковым, из нержавейки или оцинкованной стали. Служит для присоединения гидроаккумулятора к системе водоснабжения, а так же для прижатия горловины мембраны к горловине бака.

  • Собственно, мембрана. Изготавливается из бутилированного каучука или EPDM. Служит для разделения воды и воздуха в баке, а так же, за счёт своих эластичных свойств, для компенсации потерь давления воды в системе. Манжета на горловине мембраны служит для герметизации соединения.

  • И последний по порядку, но не по значению элемент — ниппель. Структурно он ничем не отличается от ниппеля на автомобиле или велосипеде. Служит для диагностики давления воздуха в баке, а так же для его подкачивания при необходимости. К стенке бака ниппель крепится через уплотнительное резиновое кольцо, которое может быть выполнено в виде отдельного элемента либо располагаться на специальном хлястике мембраны.

Фланцы и мембраны в Мире Насосов.

Принцип действия гидроаккумулятора

Представим картину: гидроаккумулятор присоединён к системе, воды пока нет, насос выключен. Воздух, находящийся в баке, буквально сплющивает мембрану со всех сторон. Включаем насос. Вода от насоса устремляется по трубам в поисках выхода. Если она находит выход, она покидает водопровод. В этом нет ничего интересного: ну, что мы не видели, как вода из крана бежит? Гораздо интересней, если наш система водоснабжения окажется закрытой. Т.к. воде деваться просто некуда, она начнёт накапливаться в трубах, и в системе начнёт расти давление. Рано или поздно давление воды в трубе окажется выше, давления воздуха вокруг мембраны, и мембрана начнёт заполняться водой. Максимальное давление насоса не бесконечно, к тому же у нас есть автоматика, которая за давлением следит. Это значит что, рано или поздно, система достигнет равновесия, а насос выключится. Открываем кран. Воде снова есть, куда бежать, и воздух из мембраны начинает выдавливать воду в кран до тех пор, пока давление в системе не упадёт ниже давления включения, после чего насос включится. Как быстро закончится вода в мембране, зависит от объёма гидроаккумулятора.

Зачем нужен гидроаккумулятор?

Для чего гидроаккумулятор служит?

В автономных автоматизированных системах водоснабжения у гидроаккумулятора три основных задачи:

  • Первая – обеспечить запас воды при отключении электроэнергии. За счёт изначального давления воздуха гидроаккумулятор способен вытолкнуть в систему весь объём воды, который находится в нём на момент выключения насоса. Однако следует помнить, что мембрана не раздувается на весь бак, а следовательно объём воды в ней будет несколько меньше, чем объём бака. Производители говорят о 30-50%. От себя добавлю, что рассчитывайте лучше на 30. Таким образом в, например, 24-х литровом баке воды по факту будет около 8 литров. Вывод. Если данная задача для Вас первостепенна, то определяйте для себя тот запас воды, который Вам минимально необходим, умножайте на 3, и смело покупайте соответствующий гидроаккумулятор.
  • Вторая задача – смягчение гидроудара. При запуске насоса, давление воды в системе повышается взрывообразно, то есть очень быстро и во все стороны. В целом системы водоснабжения имеют запас прочности, рассчитанный на нечто подобное, однако, соединения труб, а так же краны, подвергаясь постоянным гидроударам, довольно быстро придут в негодность. К тому же очень неприятно, когда из открытого крана вода вылетает с такой скоростью, что, кажется, способна пробить раковину насквозь. Для успешного решения данной задачи достаточно того, чтобы гидроаккумулятор в системе вообще был, его объём при этом принципиальной роли не играет. Единственный момент, важно понимать, что чем мощнее насос, тем бОльший объём аккумулятора нужен для компенсации. Справедливости ради, нужно заметить, что часть современных автоматов для насосов предусматривают возможность плавного пуска насоса, что сводит к минимуму вероятность гидроудара. В системе с подобной автоматизацией гидроаккумулятор нужен только для запаса воды и уменьшения количества включений насоса, а это, собственно, и есть…
  • Задача номер три. В системах, не снабжённых гидроаккумулятором, есть один недостаток, особенно заметный, если насос находится в пределах слышимости. Каждый раз, как мы открываем кран, насос включается, и неважно, открыли мы его для того, чтобы набрать стакан воды или для того, чтобы принять душ. Помимо вполне понятного раздражения от звука работающего насоса, эта ситуация плоха ещё и тем, что от частоты включения насоса напрямую зависит его (насоса) ресурс. Гидроаккумулятор снижает частоту включений насоса и бережёт ваш насос и ваши нервы.

Виды гидроаккумуляторов

Гидроаккумуляторы можно классифицировать по разным параметрам. Однако, чаще всего их делят по способу установки на вертикальные и горизонтальные.

  1. Вертикальные гидроаккумуляторы, как можно догадаться из названия, устанавливаются вертикально и имеют три реже четыре ножки на одном из торцов бака. Удобны для установки «в угол» или в небольшие по площади кессоны.
  2. Горизонтальные «лежат» на боку и, кроме ножек, зачастую имеют площадку для установки насоса. Удобны для установки « под лавку» или невысокие помещения, типа подвала. Иногда горизонтальные баки подвешивают на стену за ножки, условно превращая их в вертикальные.

Следует помнить, что понятия «лучше», «хуже» при выборе способа установки неуместны, так как конструктивно вертикальные гидроаккумуляторы устроены абсолютно так же, как горизонтальные.


Как выбрать гидроаккумулятор

Краткий итог. Если Вы берёте гидроаккумулятор исключительно для борьбы с гидроударами, смело берите бак объёмом от 5 до 24 литров. Если для снижения частоты включений насоса, то от 24-х литров и выше. Чем больше, тем лучше. Если г/а Вам нужен, для запаса воды, то считаете необходимый объём, умножаете на 3 и, исходя из полученного результата выбираете бак.

Назад к основам: Аккумуляторы | Гидравлика и пневматика

Гидравлические аккумуляторы хранят гидравлическую жидкость под давлением, чтобы увеличить поток насоса и снизить требования к производительности насоса, поддерживать давление и минимизировать колебания давления в закрытых системах, поглощать удары и обеспечивать вспомогательную гидравлическую энергию в аварийной ситуации. Вот как.

Основы

Гидравлический аккумулятор — это сосуд высокого давления, содержащий мембрану или поршень, который удерживает и сжимает инертный газ (обычно азот).Гидравлическая жидкость удерживается с другой стороны мембраны. Аккумулятор в гидравлическом устройстве хранит гидравлическую энергию так же, как автомобильный аккумулятор хранит электрическую энергию.

Аккумуляторы бывают разных размеров и конструкций для хранения гидравлической жидкости под давлением. Hydac

Его начальное давление газа называется «давлением предварительной зарядки». Когда давление в системе превышает давление предварительной зарядки, газообразный азот сжимается, сжимается и уменьшается в объеме, впуская гидравлическую жидкость в аккумулятор.Объем жидкости в гидроаккумуляторе увеличивается до тех пор, пока система не достигнет максимального давления ( P 2 ). Когда давление в системе снижается, газообразный азот расширяется и вытесняет жидкость из аккумулятора, обеспечивая питание гидравлической системы, пока давление в системе и аккумуляторе не уравняется ( P 1 ).

Правильно используемые гидроаккумуляторы повышают производительность и эффективность гидравлической системы, снижают затраты на эксплуатацию и техническое обслуживание, обеспечивают безотказную защиту и продлевают срок службы системы за счет сведения к минимуму отказов насосов, трубопроводов и других компонентов.

Что делают гидроаккумуляторы

Вот основные причины использования гидроаккумуляторов:

Схема гидроаккумулятора, предназначенная для увеличения потока насоса.

Для увеличения расхода насоса. Чаще всего аккумуляторы используются для пополнения потока насоса. Некоторым гидравлическим контурам требуется большой расход, но только в течение коротких периодов времени, а затем в течение длительного периода используется мало жидкости или вообще не используется. Когда половина или более машинного цикла не использует подачу насоса, проектировщики обычно устанавливают схему гидроаккумулятора.

Для работы гидроаккумуляторов требуется перепад давления. В некоторых случаях окончательный дизайн требует более высокого давления, чем планировалось изначально. Например, в схеме, показанной выше, для выполнения работы требуется не менее 2000 фунтов на квадратный дюйм, но гидроаккумуляторы должны быть заполнены до более высокого давления, чтобы они могли подавать дополнительную жидкость, не опускаясь ниже минимального давления в системе. Таким образом, в этом контуре используется максимальное давление 3000 фунтов на квадратный дюйм, чтобы хранить достаточно жидкости для цикла цилиндра в отведенное время и при этом иметь достаточно силы для выполнения работы.

В контуре используются несколько аккумуляторов для пополнения потока насоса, поскольку время задержки составляет 45 секунд. из 57,5-сек. цикл. Его насос фиксированного объема со скоростью 22 галлона в минуту работает под давлением в течение большей части цикла, чтобы заполнить цилиндр и аккумуляторы. Без аккумуляторов для этой схемы потребовался бы насос на 100 галлонов в минуту, приводимый в движение двигателем мощностью 125 л. с. Хотя первоначальная стоимость меньшего насоса и двигателя плюс аккумуляторы может быть близка к стоимости более крупного насоса и двигателя, экономия энергии в течение срока службы машины делает эту схему аккумуляторов более экономичной.

Цепь гидроаккумулятора, поддерживающая давление и / или компенсирующая утечки.

Для поддержания давления в системе. Аккумуляторы часто поддерживают давление в гидравлических контурах при ненагруженном насосе. Это особенно полезно при использовании насосов фиксированного объема в длительных циклах выдержки. Например, добавление гидроаккумулятора, регулятора расхода и реле давления в схему насоса фиксированного объема, показанную выше, позволяет насосу разгружаться, когда давление равно или превышает минимальную настройку реле давления.Если утечка в клапане или уплотнениях цилиндра приводит к падению давления примерно на 5%, реле давления переключает управление направлением, и гидроаккумулятор нагнетает давление на торец крышки цилиндра и восстанавливает давление до максимума. Единственный раз, когда насос нагружается, — это когда требуется жидкость. Эта схема управляет ламинатором, который зажимает материал и удерживает его под давлением от одной до пяти минут. Если бы поток через предохранительный клапан все это время находился под высоким давлением, он выделял бы слишком много тепла, тратя энергию.

Для амортизации ударов. Быстро движущиеся гидравлические контуры часто создают скачки давления, которые вызывают удары при резкой остановке потока. Аккумуляторы в этих подверженных ударам контурах снижают эти разрушительные скачки давления и потока до приемлемого уровня или полностью устраняют их. Аккумуляторы также решают другие проблемы, связанные с скачками давления, в особых случаях с модифицированными клапанами.

Аккумуляторы также устраняют скачки давления, вызванные внезапной блокировкой потока. Заправка азотом в этом случае обычно поддерживается на 5% ниже рабочего давления, чтобы аккумулятор не попал в контур, за исключением скачков давления. В этом случае лучше всего работают баллонные аккумуляторы из-за их быстрой реакции на изменения давления, если максимальное давление скачка не превышает четырехкратное давление предварительной зарядки .

Для увлажнения. Пульсации — это еще одна форма ударов в гидравлических линиях, которые могут повредить трубопроводы и другие компоненты системы. Поршневые насосы по своей конструкции создают в системе пульсации давления, вибрации и шум. Аккумуляторы и соответствующие глушители и глушители могут значительно снизить энергию ударной волны.

Обеспечить аварийное электроснабжение. Некоторые машины с гидравлическим приводом необходимо останавливать в открытом положении, чтобы не повредить продукты или оборудование. Когда перебои в подаче электроэнергии отключают гидравлический насос и машина находится в каком-либо положении, должен быть способ переместить ее в открытое положение. Резервный насос с приводом от двигателя — это один из вариантов, но другой вариант — использовать аккумуляторы, заряженные перед первым циклом и удерживаемые до тех пор, пока машина не отключится. Их накопленная энергия затем готова к циклическому переключению машины в открытое положение в случае сбоя питания.

Другие приложения. Аккумуляторы иногда используются в системах, в которых тепловое расширение может вызвать чрезмерное давление. Заблокированные порты на цилиндрах в областях с высокой температурой окружающей среды создают высокое давление, если нет места для расширяющейся жидкости. Аккумуляторы также служат барьером между двумя разными жидкостями, например, в системе, где насос использует гидравлическую жидкость для поддержания давления в контуре, который использует воду или другую несовместимую среду. Один поставщик также предлагает аккумуляторы низкого давления в качестве дыхательных устройств для герметичных резервуаров.Это предотвращает попадание переносимых по воздуху загрязняющих веществ в гидравлическое масло при повышении и понижении уровня жидкости.

Типы гидроаккумуляторов

Вот виды в разрезе и обозначения гидроаккумуляторов.

В промышленности обычно используются три типа аккумуляторов: баллонные, диафрагменные и поршневые. Есть несколько других вариантов.

Баллон, наполненный газом. Во многих гидроаккумуляторах используется резиновый баллон для разделения газа и жидкости. Тарельчатый клапан в выпускном отверстии предотвращает прохождение баллона через порт, когда насос выключен.Первоначальный дизайн, который до сих пор предлагается многими производителями, — это стиль ремонта снизу (показан вверху слева). Стиль верхнего ремонта (справа) в некоторых случаях упрощает замену мочевого пузыря.

Газовый поршень. Поршневой аккумулятор с газовым зарядом имеет свободно плавающий поршень с уплотнениями, разделяющими жидкость и газ. Он работает и действует аналогично мочевому пузырю. В некоторых случаях у него есть преимущества, но он может стоить вдвое дороже, чем баллон такого же размера.

Подпружиненный поршень . Подпружиненные поршневые аккумуляторы идентичны газонагнетательным агрегатам, за исключением того, что пружина прижимает поршень к жидкости. Его главное преимущество — отсутствие утечки газа. Основным недостатком является то, что эта конструкция не подходит для высокого давления и большого объема.

Мембранные аккумуляторы. Существуют также мембранные аккумуляторы с упругими или металлическими мембранами. Они используются в основном там, где хранимый объем небольшой, что делает их практичными для многих мобильных приложений, но ограничивает их использование в промышленных приложениях.

Какой тип использовать?

Некоторые приложения могут использовать аккумулятор практически любого типа с удовлетворительными результатами. Однако бывают случаи, когда один стиль более отзывчив или предлагает более длительный срок службы. Например, величина давления предварительной зарядки является фактором, который следует учитывать при выборе баллонных или поршневых аккумуляторов.

Поршневые гидроаккумуляторы медленно реагируют на повышение давления, поэтому они не работают так же хорошо, как амортизаторы. Это означает, что, хотя они уменьшают скачки давления, они не останавливают их. В таких ситуациях лучший выбор — баллонный или диафрагменный аккумулятор.

Баллонные или диафрагменные аккумуляторы являются лучшими типами, когда речь идет о гашении скачков высокого давления на выходе поршневого насоса. Поршневой гидроаккумулятор не может срабатывать достаточно быстро, а короткий ход поршня и уплотнений может вызвать чрезмерный износ отверстия и уплотнений.

Hydac, крупный производитель аккумуляторов и других гидравлических компонентов, перечисляет следующие факторы в качестве основных факторов выбора для трех основных типов аккумуляторов (баллон, диафрагма и поршень):

  • Применение (накопление энергии, амортизация или демпфирование пульсаций). )
  • Давление в системе, максимальное и минимальное
  • Требуемый объем жидкости в системе
  • Расход
  • Коэффициент давления (макс.давление / давление предварительной зарядки)
  • Монтажный диапазон и монтажное положение

Сравнение гидроаккумуляторовHydac

Давление

Аккумулятор заряжается при повышении давления в системе, в результате чего жидкость течет в аккумулятор и сжимает газообразный азот. Он разряжается при понижении давления в системе, позволяя азоту в аккумуляторе расширяться и вытеснять жидкость из аккумулятора.

Обычно газовые аккумуляторы предварительно заряжаются примерно до 90% минимального рабочего давления системы.Это гарантирует, что баллон или поршень не будут выпускать всю жидкость во время каждого цикла. Если вся жидкость будет удалена быстро, баллоны могут попасть в тарельчатый клапан, а поршни могут деформироваться при ударе металла о металл. В некоторых приложениях этот показатель в 90% может быть низким из-за низкого минимального давления в системе.

В таких случаях используйте гидроаккумуляторы поршневого типа, потому что поршень может двигаться вверх по каналу почти на любое расстояние без повреждений. Баллонный аккумулятор не следует использовать, если давление предварительной зарядки ниже 25% от максимального давления.Это позволяет избежать настолько сильного сжатия мочевого пузыря, что он может тереться о себя и образовывать в нем отверстия.

Конструкция и физическая конструкция баллонных и мембранных аккумуляторов ограничивают их максимальные отношения рабочего давления. Превышение этих пределов может повредить мочевой пузырь или диафрагму. Поршневой гидроаккумулятор выдерживает более высокие отношения давлений, потому что у него нет эластомерной мембраны, которая может повредиться.

Безопасность гидроаккумулятора
  • Всегда находите способ слить воду из гидроаккумулятора при выключении.Никогда не работайте в контуре с гидроаккумулятором, пока не убедитесь, что в нем нет давления. Это очень важно, поскольку аккумуляторы накапливают энергию, которая может представлять угрозу безопасности и повреждать машину.
  • Убедитесь, что поток в гидроаккумуляторе ограничен разумной скоростью во время работы и выключите, чтобы избежать повреждения машины или трубопроводов. Аккумуляторы нагнетают жидкость с любой скоростью, которую позволяет выходной путь потока. Такие высокие потоки длятся недолго, но ущерб, который они наносят, может произойти в мгновение ока.
  • Всегда изолируйте насос от гидроаккумулятора с помощью обратного клапана, чтобы жидкость не могла попасть обратно в насос.Без обратного клапана обратный поток из гидроаккумулятора может привести к обратному ходу насоса и в некоторых случаях даже к выходу из строя с превышением скорости.
  • Проверяйте давление предварительной зарядки гидроаккумулятора, когда он установлен, и не реже одного раза в день в течение первой недели работы. Если в течение этого времени заметной потери давления не наблюдается, проверьте еще раз через неделю. Если все в порядке, после этого делайте плановую проверку каждые три-шесть месяцев. Когда предварительная зарядка аккумулятора падает ниже номинального давления, объем доступной жидкости уменьшается, что замедляет цикл.
Определение размеров аккумуляторов

Объем жидкости, который аккумулятор может подать в систему, зависит от области применения. Это минимальные параметры, необходимые для определения объема жидкости и / или размера аккумулятора:

  • Давление предварительной зарядки ( P 0 )
  • Максимальное рабочее давление системы ( P 2 )
  • Минимальное рабочее давление системы давление ( P 1 )
  • Эффективный объем газа ( V 0 ) и полезный объем жидкости ( ΔV )

Размер, указанный для аккумулятора, относится к его общему номинальному объему газа, а не к его емкость жидкости. Объем жидкости, которую обеспечивает гидроаккумулятор для конкретного применения, зависит от перепада давления в системе. Производители предлагают компьютерные программы, которым могут потребоваться только системные требования для определения правильного размера аккумулятора. Поскольку размер аккумулятора зависит от многих переменных факторов, всегда лучше проконсультироваться с поставщиком для получения конкретной информации о выборе и размере.

Power Water Networks — LOW-TECH MAGAZINE

Гидроаккумулятор. Картина: Лес Чатфилд.


«Использование воды — это тема, которой, как ни странно, пренебрегают в инженерной литературе. Как романтический или популярный аспект инженерной мысли, гидравлическая энергия никогда не привлекала внимания общественности, как паровой двигатель, локомотив или даже двигатель внутреннего сгорания».

Ян Макнил, Hydraulic Power , 1972


Теоретические основы гидравлической передачи энергии были заложены в 1647 году французским вундеркиндом Блезом Паскалем. Путем экспериментов он обнаружил, что вода — в отличие от воздуха — практически несжимаема и передает давление одинаково во всех направлениях.

Значение «гидростатического парадокса» было продемонстрировано в «машине умножения сил» Паскаля, проиллюстрированной ниже. Он состоит из двух вертикальных цилиндров, соединенных между собой трубой. Вся система заполнена водой и герметично закрыта. Один цилиндр содержит плунжер малого диаметра, а другой цилиндр содержит плунжер, площадь поперечного сечения которого в 100 раз больше.

Станок для умножения сил.

Паскаль продемонстрировал, что если на маленький поршень поместить груз, он сможет поднять груз, помещенный поверх большого поршня, который в 100 раз тяжелее.Таким образом, машина Паскаля позволяла умножать силы — в приведенном выше примере отношение выходного усилия к входному усилию составляет 100 к 1. Другими словами, вы можете получить выходное усилие в 100 кг для входного усилия всего 1 кг.

Машина для умножения сил

Умножение силы не было чем-то новым в 1600-х годах. Более простые устройства, такие как шкивы, зубчатые передачи, кабестаны, лебедки и беговые колеса — все вариации рычага возрастом 7000 лет — также могут получать высокую выходную силу из небольшой входной силы.Например, римляне построили краны с механическим преимуществом до 70 к одному, что означало, что один человек, приложив усилие всего 25 кг, мог поднять вес 1,75 тонны.

Однако гидравлическая версия рычага имеет одно выдающееся преимущество перед более ранними механизмами: потери на трение очень малы и не зависят от механического преимущества. Следовательно, возможный коэффициент размножения почти бесконечно больше, и оба поршня могут находиться на значительном расстоянии друг от друга — примерно до 25 км, как мы увидим.


В гидравлике потери на трение не зависят от механического преимущества, поэтому возможный коэффициент увеличения силы почти бесконечен


Увеличение силы может быть увеличено либо за счет увеличения соотношения диаметров обоих поршней, либо за счет приложения большей мощности к меньшему поршню. Как и в случае с более ранними механизмами, то, что достигается за счет механического преимущества, теряется в соотношении скоростей.

Если небольшое гидравлическое усилие преобразуется в большее усилие, его скорость работы будет уменьшена точно в обратной пропорции, потому что пройденное расстояние увеличивается в той же пропорции, что и сила.Например, человек, нажимающий на маленький поршень на 10 сантиметров, переместит другой поршень вверх только на 1/100 этого расстояния.

Следовательно, в закрытой системе более тяжелый груз можно было поднимать только на очень ограниченное расстояние, в зависимости от длины плунжера. Однако этот предел снимается, когда в систему добавляется больше воды, и меньший поршень, вместо того, чтобы опускаться только один раз, совершает несколько ходов — другими словами, когда он работает как насос. В этом случае больший поршень будет продолжать подниматься.

Гидравлический пресс

Паскаль смог доказать свою точку зрения только косвенно, поскольку доступные в то время материалы были недостаточно прочными, чтобы выдержать давление. Пройдет еще полтора столетия, прежде чем умножение гидравлической силы будет реализовано на практике. Его первым применением было не подъемное устройство, а скорее наоборот: гидравлический пресс, который создает сжимающую силу.

Обычный шнековый пресс того времени, мало развитый с тех пор, как римляне использовали его для прессования оливок и винограда, требовал больших усилий для работы, имел большие потери энергии на трение (+ 80%) и не мог выдерживать нагрузку более 25 тонн. нагрузка.(Винт, который преобразует вращательное движение в линейное движение, в основном представляет собой наклонную плоскость, обернутую вокруг цилиндра).

Слева: Винтовой пресс. Изображение предоставлено Брюсом К. Саттерфилдом. Справа: гидравлический пресс.

Гидравлический пресс был изобретен в 1796 году английским слесарем и плотником Джозефом Брамахом. Он был полностью основан на теоретической работе Паскаля. Гидравлический пресс Брамы, который приводился в движение ручным насосом, значительно увеличил нагрузку на человека.

Используя доступные в то время материалы, компания Bramah достигла общего отношения 1000: 1, что означает, что эффективная нагрузка в 60 тонн на подъемный поршень может быть уравновешена всего лишь 60 кг на рукоятке насоса. КПД гидравлического пресса составил более 90%.

Порты и верфи

Несмотря на свою исключительную пригодность для работы с краном, гидравлика в первой половине девятнадцатого века не достигла большого прогресса в этой области.Во многом это было связано с проблемой надежного и эффективного преобразования линейного движения гидроцилиндра во вращательное движение ствола крана или барабана. В первой половине девятнадцатого века обработка грузов в гаванях, верфях и железнодорожных станциях по-прежнему осуществлялась с помощью кранов с приводом от человека, но потребность в более высоких и мощных кранах была огромной.

Начиная с 1830-х годов, железо стало использоваться в качестве материала для кораблестроения, при этом параллельно увеличивались размеры кораблей.Обычные подъемные системы больше не подходили. В большинстве стран решение было найдено в паровом кране, появившемся в 1850-х годах. Однако в портах и ​​верфях Британии появилась достойная альтернатива: водный кран.


В течение первой половины девятнадцатого века обработка грузов в портах, верфях и железнодорожных станциях по-прежнему производилась с помощью кранов с приводом от человека


Британский инженер Уильям Армстронг начал проектировать и эксплуатировать мощные гидравлические краны в 1840-х годах.Полностью осознавая, что гидравлика лучше всего приспособлена для обеспечения медленного, устойчивого движения, Армстронг разработал метод подъема груза за один ход поршня или поршня, в достаточной степени увеличивая движение с помощью шкивов.

Однако его усилия были осложнены низким и неравномерным давлением в городской сети, которая была источником энергии для этих машин. Максимальная выходная мощность машины с водным приводом определяется давлением и расходом воды. В городских сети, давление воды было (и часто до сих пор) питается от водонапорной башни.Поскольку практическая высота водонапорной башни ограничено, поэтому это давление воды. Водонапорная башня высотой 50 м (165 футов) может создавать давление воды 70 фунтов на квадратный дюйм (psi).

Следовательно, единственный способ еще больше увеличить выходную мощность крана, работающего на воде из городской сети, — это увеличить расход воды. Однако это увеличивает потребление питьевой воды и увеличивает размер и стоимость труб, клапанов, цилиндров и других частей системы. Кроме того, если существует более высокий, чем средний спрос на питьевую воду от других пользователей, уровень воды в водонапорной башне будет падать, и так будет давление воды и выходная мощность машины.

Гидравлический аккумулятор

В 1851 году Армстронг предложил альтернативное решение, решающее эти проблемы: гидроаккумулятор. Хотя он намного более компактный, чем водонапорная башня, он может производить постоянное давление воды 700 фунтов на квадратный дюйм или выше — по крайней мере, в 10 раз больше давления воды в городской водопроводной сети. Это позволяло производить на порядок больше энергии без увеличения расхода воды и увеличения размеров компонентов системы.

Гидравлический аккумулятор Армстронга представлял собой хитроумное изобретение, в котором поршень или поршень оказывали давление на воду в вертикальном цилиндре.Поршень был нагружен балластом собственного веса, который обычно имел форму цилиндрической балластной емкости, окружающей центральный цилиндр (изображение ниже, слева). Контейнер был заполнен щебнем, железным ломом или другим балластным материалом.

Гидравлический аккумулятор в гавани Бристоля. Википедия Commons. Гидравлический аккумулятор, Уолш-Бэй, Сидней. Источник: NSW HSC Online.

При давлении воды 700 фунтов на квадратный дюйм балласт составлял около 100 тонн, воздействуя на гидроцилиндр диаметром около 45 см с вертикальным ходом от 6 до 7 метров.В гидроаккумуляторах другого типа использовалась прямоугольная плита для поддержки балласта кирпичной кладки (изображение вверху справа) или стальных плит. Гидравлические аккумуляторы можно установить на открытом воздухе или разместить в специально спроектированном здании.


В сравнении с водонапорной башней, гидравлический аккумулятор может поставить в десять раз больше мощности, и поддерживать равномерное давление по всей сети


Гидроаккумулятор работает как водонапорная башня.Центральный цилиндр имеет впускное и выпускное отверстия для воды внизу. Воду из доков можно было закачивать через входное отверстие паровым насосом, поднимая поршень, в то время как ее можно было вытолкнуть через выход в магистраль для распределения, опуская поршень.

Энергия накапливалась при движении тарана вверх и восстанавливалась при его спуске. Скорость откачки паровой машины регулировалась в зависимости от уровня воды в аккумуляторе либо автоматически с помощью механических соединений, либо с помощью человека.

В отличии от водонапорной башни, однако, аккумулятор может поддерживать равномерное давление по всей системе, независимо от объема воды в цилиндре, потому что вес балласта, а не вес воды, который создает давление — Другими словами, гидроаккумулятор выдает давление по нагрузке, а не по высоте.

Благодаря эффективности зарядки / разрядки более 98% и отсутствию саморазряда гидроаккумулятор был чрезвычайно энергоэффективным устройством.

Заводское оборудование с приводом от воды

Введение гидроаккумулятора имело два важных эффекта. Во-первых, значительно расширился ассортимент машин с гидравлическим приводом. Гидромоторы, подключенные к городской сети, были бытовыми приборами и инструментами мастерских. Но Армстронг и другие инженеры адаптировали воду под высоким давлением для множества промышленных применений, требующих большой мощности, таких как ковка, штамповка, штамповка, отбортовка, резка и клепка (предшественник сварки).

Клепальный станок с гидравлическим приводом.

В портах вода под высоким давлением не только приводила в действие краны и подъемные машины, перемещающие грузы в доках и на складах, но также запирала ворота, поворотные мосты, лодочные подъемники и гравийные доки. На железнодорожных станциях гидравлическая передача энергии использовалась для обработки грузов и перемещения железнодорожных вагонов (с использованием гидравлических шпилей), а также для управления поворотными платформами, лифтами и механизмами перемещения. Все эти применения гидравлической энергии были бы невозможны из-за низкого и неравномерного давления в городской сети.

Чтобы получить представление о важности гидравлической энергии, достаточно еще раз взглянуть на эволюцию подъемных устройств. В 1586 году обелиск весом 344 тонны был перемещен между площадями Рима. Доменик Фонтана, мастер-строитель Ватикана, возвел обелиск с помощью 40 кабестанов, обработанных 400 мужчинами и 75 лошадьми. В 1878 году Джон Диксон поднял еще один обелиск — иглу Клеопатры весом 209 тонн — с помощью четырех гидравлических подъемных домкратов, которыми управляли четыре человека.

Электросети и водопроводы

Во-вторых, гидроаккумулятор позволял эффективно передавать мощность на большие расстояния.Для трубопровода диаметром 30 см падение давления в водопроводной сети составляет около 10 фунтов на квадратный дюйм на милю, и эта цифра не зависит от давления воды. Таким образом, если вы пропускаете воду с давлением 70 фунтов на квадратный дюйм на расстояние 7 миль (12 км), вся энергия теряется. Но если вы передаете воду на такое же расстояние с давлением 700 фунтов на квадратный дюйм, давление воды остается 630 фунтов на квадратный дюйм, что сводится к эффективности передачи 90%.

Высокая эффективность передачи воды под высоким давлением привела к строительству по меньшей мере дюжины общественных сетей водоснабжения с аккумуляторными накопителями, половина из которых находится в Великобритании, в которых паровые машины, расположенные в центре, перекачивают воду в гидроаккумуляторы, которые распределяют воду под высоким давлением по большой географический район.Один или несколько аккумуляторов будут установлены на каждой гидроэлектростанции, а другие могут быть расположены в стратегических точках вдоль магистрали подачи в качестве подстанций.


Идея истинно гидравлической электросети — аналога электрической сети, появившейся несколько позже — уже была изложена в патенте 1812 года Джозефа Брамы, изобретателя гидравлического пресса.


С 1870-х по 1890-е годы гидравлические сети были установлены в ведущих промышленных городах Великобритании: Кингстон-апон-Халл, Лондон, Ливерпуль, Бирмингем, Гримсби, Манчестер и Глазго.Доковые и железнодорожные компании первыми внедрили эту технологию и на протяжении десятилетий оставались самыми важными пользователями.

Иллюстрации гидроаккумулятора, гидравлического крана и гидроподъемника.

Однако электрическая вода также использовалась для производственных процессов на фабриках, для работы лифтов в общественных, частных и коммерческих зданиях, а также для активации бытовых устройств и инструментов мастерских. Любой, кому посчастливилось проложить улицу, мог подключиться к общественной сети.Расход воды на электроэнергию был измерен, как это происходит сегодня с питьевой водой и электричеством.

Идея по-настоящему гидравлической электросети — аналога электрической сети, появившейся несколько позже — уже была изложена в патенте 1812 года Джозефа Брамы, изобретателя гидравлического пресса. Но Брама, который также изобрел гидроаккумулятор и гидравлический кран, опередил свое время. Прошло еще шестьдесят лет, прежде чем его идеи были воплощены в жизнь Армстронгом и его современниками.

Лондонская гидравлическая энергетическая компания

Самая обширная гидроэнергетическая сеть была построена в Лондоне и эксплуатируется «Лондонской гидравлической компанией». На пике развития компании в 1917 году пять соединенных между собой центральных электростанций перекачивали воду под высоким давлением примерно в дюжину гидроаккумуляторов и почти 300 км водопроводных сетей, питая более 8000 машин и обслуживая большую часть города. В лондонских театрах и других культурных зданиях водопроводная вода двигала полы, органные консоли, противопожарные шторы и сцены.Вода под напором работала водяными насосами и поднимала опоры Тауэрского моста.

Иллюстрация: план сети и насосных станций London Hydraulic Power Co., 1895 г.

Пожарные гидранты

также успешно обслуживались системой высокого давления, и несколько сотен из них были подключены к сети London Hydraulic Power Company. Эти системы пожаротушения повышали давление в водопроводной сети за счет нагнетания в них небольшого количества воды под высоким давлением с помощью струйного насоса.Сама по себе вода под высоким давлением из гидравлической сети не могла подаваться в достаточном количестве, чтобы оказать влияние на большой пожар, в то время как в бытовой сети было достаточно воды, но недостаточное давление, чтобы достичь верхних этажей зданий.


В Лондоне пять соединенных между собой центральных электростанций перекачивают воду под высоким давлением в дюжину гидроаккумуляторов и почти 300 км водопроводных сетей, питая более 8000 машин и обслуживая большую часть города.


Еще одним замечательным применением воды под высоким давлением в Лондоне была система пылесоса Silent Dustman , работающая на воде, которая появилась на рынке в 1910 году.Несколько крупных отелей были полностью «подключены» к этой системе: вода из городской сети использовалась в струйном насосе для создания вакуума в трубе, к которой должна была присоединяться система. Вдоль этих труб было несколько насадок, к которым можно было прикрепить гибкие шланги. Таким образом грязь от подметальных машин втягивалась в гидравлическую трубу и уносилась в канализацию. Система, которая работала бесшумно и эффективно, оставалась в эксплуатации до 1937 года.

Одна из лондонских электростанций. Обратите внимание на башню справа, в которой находятся гидроаккумуляторы.

Однако в Лондоне гидроэнергетика, похоже, не оказала большого влияния на внутреннюю жизнь. В книге «Эпоха гидравлики » (1980) Б. Пью отмечает, что «возможно, это произошло из-за того, что в свое время домашняя рабочая сила была дешевой и в изобилии. Если бы действовали современные условия, то, возможно, все было бы иначе. поскольку возможности гидроэнергетики были не меньше, чем возможности электричества сегодня ».

Большинство коммунальных сетей водоснабжения поставляли воду под давлением от 700 до 800 фунтов на квадратный дюйм (от 48 до 55 бар), за исключением Манчестера и Глазго, где давление воды составляло 1120 фунтов на квадратный дюйм.В этих городах был большой спрос на мощность для гидравлических прессов, используемых для пакетирования, для чего требовалось более высокое давление.

Электросети за пределами Великобритании

Британские энергосистемы послужили источником создания подобных сетей в других местах: Антверпене в Бельгии, Буэнос-Айресе в Аргентине, Мельбурне и Сиднее в Австралии. В то время как австралийские системы напоминали системы в Великобритании (с 80 км магистралей, система в Мельбурне была второй по величине из когда-либо построенных), аргентинская система использовалась для откачки сточных вод, а сеть в Антверпене была нацелена на комбинированное производство механическая сила и электричество.Последнее было попыткой преодолеть очень высокие в то время потери при передаче электроэнергии.

«Zuiderpershuis»: бывшая гидравлическая насосная станция в Антверпене. В башнях размещались гидроаккумуляторы.

В Гидравлический век Б. Пью пишет, что:

«При передаче энергии первые электрические станции сталкивались с теми же трудностями, что и гидравлические электростанции, их напряжение было аналогично рабочему давлению, а падение напряжения из-за сопротивления сети аналогично падению давления из-за трения трубы.Первые электрические электростанции общего пользования были станциями постоянного или постоянного тока, при этом генерирующее напряжение было лишь немного выше (из-за падения напряжения в кабелях), чем в помещениях потребителя, которое по соображениям безопасности должно было быть менее 250 вольт. Из-за ограничения напряжения область питания, а также количество передаваемой мощности были ограничены ».


Сеть в Антверпене была нацелена на комбинированное производство механической энергии и электроэнергии


С 1865 года Антверпен использовал гидравлическую сеть высокого давления для привода кранов, мостов и шлюзов в гавани.К этому была добавлена ​​вторая сеть в 1893 году, которая распределяла воду под высоким давлением на электрические подстанции, разбросанные по всему городу (двенадцать по плану, но только три были построены). Там водяные турбины вырабатывали электроэнергию, которая распределялась в радиусе 500 м по подземным электропроводам — ​​примерно на таком расстоянии можно было эффективно распределять низкое напряжение.

Гидравлические краны в порту Антверпена. Изображение журнала Low-tech.

Система Антверпена, которая использовалась для управления уличным освещением, таким образом сделала в больших масштабах то же самое, что водяные двигатели, подключенные к динамо-машинам, сделали в небольших масштабах с водой из городской сети (см. Предыдущую статью).Около 66% гидравлической энергии было преобразовано в электричество. На пике мощности сеть достигла длины 23 км с мощностью 1200 л.с. В Лондоне также было несколько мест, где потребители использовали небольшие электрические генераторы от гидравлической системы.

Электроэнергия по сравнению с электроэнергией

Прорыв в области высоковольтной передачи электроэнергии на рубеже веков сделал системы, подобные тем, что были в Антверпене, немедленно устарели. Электрогенерирующая часть сети исчезла в 1900 году.Производство воды под давлением для производства электроэнергии включает в себя четырехкратное преобразование энергии, что напрасно расточительно, если вы можете просто производить электроэнергию и эффективно ее транспортировать.

Расширение эффективных линий электропередачи также остановило строительство других крупных электрических сетей водоснабжения до конца века. «Если бы эти системы были запущены несколькими годами ранее, они могли бы стать намного более популярными», — пишет Ян Макнил в книге « Hydraulic Power (1972) ». «Несколько лет спустя, и они, вероятно, вообще никогда не были бы построены».

Однако почти все коммунальные системы водоснабжения, которые были построены между 1870-ми и 1890-ми годами, оставались в эксплуатации до 1960-х и 1970-х годов, в конечном итоге с использованием электродвигателей вместо паровых двигателей для перекачивания. Сеть водоснабжения, эксплуатируемая Лондонской гидравлической компанией, последней выжившей, работала до 1977 года. Большинство сетей водоснабжения общего пользования продолжали расти в течение первых десятилетий двадцатого века, достигнув своего расцвета в конце 1920-х годов.Фатальный спад наступил только тогда, когда в 1960-х и 1970-х годах заводы начали покидать города.


Если электричество является наиболее эффективным и практичным способом передачи и распределения энергии, то почему почти все водопроводные сети оставались в эксплуатации почти столетие?


Это вызывает два вопроса. Во-первых, почему электрическая вода не стала универсальным методом распределения энергии, о котором мечтали Джозеф Брама и Уильям Армстронг? Во-вторых, если электричество является наиболее эффективным и практичным способом передачи и распределения энергии, то почему почти все водопроводные сети оставались в эксплуатации почти столетие?

Преимущества электроэнергии

Как технология передачи электроэнергии, электрическая вода имеет три важных недостатка по сравнению с электричеством.Прежде всего, электричество можно эффективно транспортировать на гораздо большие расстояния. Гидравлическая передача энергии была (и остается) не менее эффективной, чем передача электроэнергии на расстояние от 15 до 25 км. Однако за пределами этих расстояний электрическая передача является явным победителем.

Гидравлические ворота в доке Гренландии в Лондоне, построенные в 1880-х годах. Изображение предоставлено Крисом Алленом.

Второй недостаток гидравлической трансмиссии заключается в том, что сложная распределительная сеть приводит к дополнительным потерям энергии.Каждый изгиб или изгиб сети увеличивает потери на трение. Чем сложнее сеть, тем менее она эффективна. Электрическая трансмиссия не имеет этой проблемы, по крайней мере, в незначительной степени. Потери на трение в водопроводе ограничивают количество машин, которые могут быть подключены к водопроводной сети, в то время как электричество может быть разделено почти бесконечно.

Третье ограничение мощности воды — это ограниченная пропускная способность гидравлической линии передачи. Вода под давлением может перемещаться по тонким трубам только со скоростью ходьбы, чтобы избежать чрезмерных потерь на трение.На более высоких скоростях потеря трения увеличивается, поскольку квадрат скорости и эффективности быстро уменьшается, даже на относительно коротких расстояниях. Это ограничивает скорость потока и, следовательно, мощность, которую может передать линия гидравлической передачи.

Используя трубу диаметром от 10 до 12 см — обычный размер в большинстве систем высокого давления в то время — гидравлическая линия передачи могла производить максимальную продолжительную мощность от 115 до 205 лошадиных сил (от 85 до 150 кВт). Линии электропередачи высокого напряжения аналогичного размера могут нести мощность на несколько порядков больше.

Преимущества энергетической воды

Однако ни один из этих недостатков не имел значения для рассмотренных нами электрических сетей водоснабжения. Все это были децентрализованные системы с машинами на расстоянии не более 15-25 км от источника питания. Во-вторых, поскольку оборудование с гидравлическим приводом в гаванях, железнодорожных станциях, на заводах и в зданиях характеризовалось медленным движением и нечастым использованием, низкая скорость передачи механической воды не представляла препятствий.

За исключением кратковременной системы выработки электроэнергии в Антверпене, ни одна из водопроводных сетей типа Армстронг не снабжала энергией большое количество постоянно работающих машин.(Но обратите внимание на водопроводные сети среднего давления в Швейцарии). Наконец, поскольку в водопроводной сети работает относительно мало (но очень мощных) машин, потери на трение на изгибах и кривых в сети были ограничены.

Гидравлический насос, гидроаккумулятор и пресс. Источник: Portefeuille économique des machines, de l’outillage et du matériel, декабрь 1864 г., Национальная библиотека Франции.

Ограничения гидравлической трансмиссии были очень хорошо поняты в конце девятнадцатого века.Тем не менее, инженеры также осознали уникальные преимущества технологии, которые сохраняются и по сей день. Например, Роберт Занер, сторонник еще одной альтернативы электричеству, сжатого воздуха, писал в The Transmission of Power by Compressed Air (1890), что:

«Практическая несжимаемость воды делает гидравлический метод непригодным для регулярной передачи постоянного количества энергии. Его можно использовать с пользой только там, где движущая сила должна накапливаться и применяться через определенные промежутки времени, например, поднятие тяжестей, ударные удары, ковка под давлением. и другая работа прерывистого характера, требующая большого усилия на небольшом расстоянии.«

Гидравлическая трансмиссия

«превосходно адаптирована для использования с тяжелой техникой и оборудованием в операциях, требующих заметной концентрации мощности, возвратно-поступательного движения по прямой и прерывистого действия», — писал Луис Хантер в книге The Transmission of Power (1991). Главное преимущество гидроаккумулятора заключается в том, что он позволяет управлять машинами, которым требуется гораздо больше энергии, чем может обеспечить источник энергии — «умножение силы» Паскаля.


Ограничения гидравлической трансмиссии были очень хорошо поняты в конце девятнадцатого века.Тем не менее, инженеры также осознали уникальные преимущества технологии, которые сохраняются и по сей день.


Когда требуется большая сила или крутящий момент, гидравлические силовые системы являются гораздо более компактным и энергоэффективным решением, чем механические или электрические приводы. И электродвигатели, и двигатели внутреннего сгорания часто нуждаются в механической передаче энергии (шестерни, цепи, ремни) для преобразования высокой скорости вращения в более низкую скорость с более высоким крутящим моментом.

Точно так же гидравлические силовые системы легко производят линейное движение с помощью гидроцилиндров, в то время как для электроэнергии требуются дорогостоящие линейные двигатели или механические передачи энергии, такие как узлы реечной передачи.Гидравлическая и электрическая энергия дополняют друг друга в этом смысле: одним из ограничений передачи энергии и воды была относительная сложность преобразования линейного движения во вращательное.

Колеса

Pelton были наиболее очевидным выбором, но их высокая скорость вращения потребовала использования зубчатой ​​передачи для работы тихоходных механизмов. Целый ряд гидравлических двигателей типа барана был доступен для подачи мощности с участием ротационной переменной или медленной скоростью работы, но эти двигатели имели несколько преимуществ по сравнению с электрическими или механическими приводами.

Третье важное преимущество гидравлики состоит в том, что энергия всегда доступна в трубопроводах и гидроаккумуляторе, но когда нет спроса, нет потерь. Когда ни одна из машин в водопроводной сети не работала, гидроаккумуляторы поддерживали давление в линиях без использования энергии. Это преимущество особенно актуально, когда машины используются с перерывами.

Гидравлика Сегодня

Гидравлический привод все еще используется сегодня, особенно в тяжелом промышленном оборудовании, которое требует медленного, но мощного линейного движения, а также в мобильной строительной технике, такой как экскаваторы.Однако гидроаккумулятор с увеличенным весом и водопроводные сети исчезли.

Жидкость под давлением больше не вода, а масло, смешанное с присадками. (Растительное масло использовалось в качестве гидравлической среды в 19 веке). В отличие от воды масло не замерзает и не вызывает коррозии. Однако это делает гидравлическую энергию более дорогой и, очевидно, не позволяет отработанной жидкости попадать в канализационную сеть, доки или море.

Частично из-за использования масла возник автономный гидравлический силовой агрегат, состоящий из насоса, гидроаккумулятора и систем обратного потока, готовый к подключению к электродвигателю или дизельному двигателю.Гидравлические аккумуляторы в этих системах намного меньше по размеру, они используют газ для сжатия жидкости и не поддерживают постоянное давление.

Современные гидроаккумуляторы (как правило, сжатого газа) имеют мало общего с аккумуляторами с увеличенным весом в электрических сетях водоснабжения. Картина: HYD.

Хотя практические преимущества гидравлики сохраняются — большое количество энергии может передаваться и точно контролироваться с помощью очень компактных компонентов — современный подход устраняет важное преимущество эффективности, характерное для более централизованных водопроводных сетей девятнадцатого и двадцатого веков.В общегородской водопроводной сети сравнительно небольшой центральный источник энергии — горстка гидроаккумуляторов — мог управлять большим количеством очень мощных машин. Насосные двигатели не нужно было рассчитывать на пиковые нагрузки.


Большим преимуществом водопроводных сетей было то, что для работы большого количества мощных машин на большой территории требовалась сравнительно небольшая мощность.


Б. Пью оплакивает эту эволюцию в The Hydraulic Age (1980):

«Сто лет назад только несколько очень больших машин — поворотные мосты и иногда гидравлический пресс — имели собственное насосное оборудование.В последнее время эта тенденция распространилась на машины с гидравлическим приводом всех типов и размеров и сегодня является общепринятой практикой. С единичными гидроагрегатами каждая единица оборудования будет приводиться в движение собственным двигателем и будет иметь свои собственные приборы, фильтры и т.д., что потребует периодических проверок и обслуживания ».

«Двигатель будет работать непрерывно, пока агрегат используется, независимо от нагрузки на насос, который он приводит. В случае нескольких таких агрегатов не все будут работать на полную мощность все время.Заметная экономия может быть достигнута за счет наличия центральной насосной станции для снабжения ряда агрегатов, и из-за диверсификации нагрузки максимальная нагрузка в любой момент времени будет меньше суммы отдельных максимальных нагрузок ».

«Преимущество большой станции перед несколькими меньшими заключается в способности удовлетворять разнообразные потребности. Каждая небольшая независимая электростанция должна иметь достаточную мощность для удовлетворения пикового спроса в своей области поставок и пики не будут возникать одновременно.Большой станции, охватывающей общую площадь нескольких небольших станций, потребуется только для удовлетворения максимального одновременного спроса, а это обычно будет меньше суммы локальных пиков ».

Альтернативы электроэнергии

Так же, как технологии механической передачи энергии, такие как системы рывков и бесконечные канатные приводы, водопроводные сети исчезли в значительной степени из-за того, что электрическая передача имеет превосходную эффективность на большие расстояния.Однако в более децентрализованной энергетической системе, основанной на возобновляемых источниках энергии, все эти забытые альтернативы электричеству заслуживают пересмотра для конкретных целей. Гидравлические аккумуляторы с поднятым весом могут работать от солнца, ветра или даже от педалей.

Изображение: J.W. Гибсон

Примерно в 1900 году превосходство электричества в передаче энергии на очень большие расстояния не оспаривалось. Однако для умеренных расстояний многие авторы сомневались в ее полезности. Например, Р.Кеннеди написал в книге Modern Engines and Power Generators (1905):

.

«Электроэнергия дает огромные преимущества для передачи энергии на расстояние в большинстве случаев. Однако инженеры-электрики требуют слишком многого. Они склонны забывать о других средствах передачи энергии, что означает, что они имеют первостепенные преимущества перед электричеством во многих случаях. случаи.»

W.C. Анвин, автор наиболее полной книги XIX века по передаче электроэнергии ( On the Development and Transmission of Power from Central Stations ), выразил аналогичное беспокойство в 1894 году:

«Учитывая, что распределение электроэнергии в ближайшее время будет играть важную роль в развитии систем распределения энергии, в настоящее время существует популярная тенденция рассматривать слишком исключительно электрические методы и игнорировать другие способы распределения энергии, которые были успешно применены. в прошлом и в подходящих условиях будут по-прежнему использоваться в будущем… Для передачи на умеренные расстояния есть выбор из нескольких средств передачи, и в таких случаях электрическое распределение не имеет и до настоящего времени не установило какого-либо универсального превосходства ».

В следующем выпуске нашей серии по передаче электроэнергии мы обсудим сжатый воздух, который, вероятно, является наиболее подходящей альтернативой электричеству.

Крис Де Декер

Эта статья посвящена Чарльзу Стилу. РВАТЬ.


Статьи по теме:

Источники (в порядке важности):

  • «Гидравлический век», Б.Пью, 1980
  • «Гидравлическая энергия (промышленная археология)», Ян Макнил, 1972 год
  • «О развитии и передаче электроэнергии от центральных станций», W.C. Анвин, 1894. Также здесь.
  • «Гидравлическое оборудование с введением в гидравлику», Р.Г. Блейн, 1897
  • «История промышленной власти в США, 1780-1930: Том 3: Передача власти», Луи С. Хантер и Линвуд Брайант (1991)
  • «Современные двигатели и генераторы; Практическая работа по первичным двигателям и передаче энергии, пара, электричества, воды и горячего воздуха — Том первый», Р.Кеннеди, 1905
  • «Современные двигатели и генераторы энергии; Практическая работа по первичным двигателям и передаче энергии, пара, электричества, воды и горячего воздуха — Том шесть», Р. Кеннеди, 1905 г.
  • «Мощность и передача мощности», Э. В. Керр, 1908 г.
  • «Остатки ранних гидроэнергетических систем» (PDF), J.W. Гибсон, 3-я Австралазийская конференция инженерного наследия, 2009 г.
  • «L’eau à Genève et dans la région Rhône-Alpes: XIXe-XXe siècles», Serge Paquier, 2007
  • «L’eau des villes: Aux sources des empires municipaux», Жеральдин Пфлигер, 2009 г.
  • «Revue Technique de l’Exposition Universelle de 1889, Раздел II, Гидравлические приемники» (PDF), 1893
  • «Revue Technique de l’Exposition Universelle de 1889, Том 9.Septième partie. Mécanique générale. Machins outils. Hydraulique générale. Travail du Bois. Travail des métaux. Machineries Industrielles. «, 1893
  • «L’usine des force motrices de la Coulouvrenière à 100 ans: 1886-1986», Services Industriels, 1986
  • «Waterdruk в Антверпене. Een stroom van elektriciteit», Дирк Де Влишауэр и Ноэль Керкхарт, 1993 г.
  • «Kroniek van de stroomverdeling van Antwerpen-stad tot de Rupelstreek tot de Eerste Wereldoorlog», Geschiedkundige Studiegroep Ten Boome.(сайт)
  • «Het Zuiderpershuis, een памятник. Брошюра bij de tentoonstelling n.a.v. Open Monumentendag 2010» (PDF), Steunpunt Industrieel en Wetenschappelijk Erfgoed, 2010.
  • «Центробежный насос, турбины и водяные двигатели, включая теорию и практику гидравлики», Чарльз Герберт Иннес, 1898 г.
  • «Столичные сочинения: сборник статей по истории Лондона», Ральф Терви, дата неизвестна.
  • «Гидравлическая энергетическая компания», Общество Воксхолла, 2012 г. (веб-сайт)
  • «London Hydraulic Power Co», Руководство Грейс, дата неизвестна (веб-сайт)
  • «Гидравлическая сила», NSW HSC Online (сайт)
  • «Передача энергии сжатым воздухом», Роберт Занер, 1890 г.
  • «Водяные двигатели», Музей ретротехнологии, 2011 г. (сайт)
  • «История кранов (классическая строительная серия)», Оливер Бахманн, 1997.
  • «Об использовании водяного столба в качестве движущей силы для двигателей», Уильям Армстронг, 1840 г.

Гидроаккумуляторы для водоснабжения: виды, функции, правила выбора

Гидроаккумуляторы для водоснабжения

Открывая кран в загородном доме, хозяин редко задумывается, откуда берется вода. Конечно, всем известно, что источником живительной влаги в системе водоснабжения является колодец, и что вода из него поступает в дом с помощью гидронасоса.Но далеко не все помнят один из основных элементов системы. Между тем для бесперебойного водоснабжения и увеличения срока службы системы гидроаккумуляторы для водоснабжения просто необходимы.

Содержание

  • Функция гидроаккумуляторов в системе водоснабжения
  • Устройство и принцип работы гидроаккумуляторов
  • Типы гидроаккумуляторов: как сделать правильный выбор

Функция гидроаккумуляторов в системе водоснабжения

Гидравлический аккумулятор для систем водоснабжения, или напорный бак, предназначен для аккумулирования воды и поддержания давления, необходимого для нормального функционирования системы, а также действует как амортизатор для гидравлических ударов, возникающих в результате запуска насоса или открытие запорной арматуры.Именно такая конструкция отвечает за создание нужного давления для правильной работы водопровода.

Ни одна замкнутая система водоснабжения не обходится без гидроаккумулятора

Интересно: гидроудары страшны не только «плевками» из крана. Они могут существенно повредить не только элементы водопровода, но и сантехнику.

Конечно, использование аккумуляторов не является обязательным условием. В открытой системе, в основе которой лежит большой резервуар для воды, расположенный на некотором возвышении, в этом устройстве вообще нет необходимости.

А вот для дачного дома обычно применяется замкнутая схема водоснабжения с гидроаккумулятором. Это позволяет избежать большого количества проблем.

Важно: устройство значительно увеличивает срок службы насоса за счет уменьшения количества кратковременных запусков системы. Кроме того, установка гидроаккумулятора компенсирует расширение воды в трубах, что позволяет избежать возникновения избыточного давления.

Устройство и принцип действия гидроаккумуляторов

Напорный бак состоит из герметичного корпуса из металла и резиновой мембраны, аналогичной баллону, но отличающейся высокой прочностью.Все пространство между эластичной мембраной и телом заполнено безопасным для живых организмов инертным газом. Гидроаккумуляторы устанавливаются на трубопровод и присоединяются к нему посредством фланцевого соединения.

Аккумулятор для водопровода

Как работает напорный бак? Сначала вода попадает в эластичную мембрану и растягивает ее, в результате чего газ, находящийся между телом и мембраной, сжимается, увеличивая давление на мембрану.Именно благодаря эластичности эластичной мембраны и давлению газа в водопроводе поддерживается нужный уровень давления. При достижении необходимого давления внутри резинового бака насос будет отключен с помощью специального реле. Когда клапан открывается, давление падает, и насос снова включается.

Постоянная подача воды в гидроаккумулятор позволяет избежать кратковременных запусков насоса, ведущих к его быстрому износу. Как правило, объем резервуара давления выбираются таким образом, что она вмещает по меньшей мере, четверть максимального расхода воды минуты в доме.Конечно, за это время вы мало что сделаете, но ополоснуть руки или набрать кружку воды за пятнадцать секунд вполне возможно. К тому же ситуация, когда в доме есть максимальный забор воды, встречается крайне редко, поэтому запаса воды в гидроаккумуляторе может хватить даже на мытье посуды.

Типы гидроаккумуляторов: как сделать правильный выбор

Гидроаккумуляторы делятся на два типа:

Название типа устройства полностью соответствует способу установки.Выбор будет проще, если в помещении можно использовать только один вид, но если габариты помещения позволяют использовать как вертикальные, так и горизонтальные напорные баки, останавливаться на каком-либо одном очень сложно.

Вертикальный аккумулятор для водоснабжения

В этом случае следует обратить внимание на то, как воздух удаляется из резиновой мембраны. Наверное, всем известно, что вода всегда содержит растворенный воздух, который со временем выделяется и образует воздушные пробки в разных местах водопровода.

Полость перепонки не исключение. Так, для стравливания этого воздуха на каждом гидроаккумуляторе для систем водоснабжения инструкция предусматривает наличие дополнительного штуцера.

Горизонтальный гидроаккумулятор для водоснабжения

Вертикальные гидроаккумуляторы накапливают воздух в своей верхней части и легко снимаются с помощью такого нехитрого приспособления, но в напорных баках горизонтального типа дополнительный участок водопровода, в том числе шаровой клапан, воздушный ниппель и слив в канализацию, обязателен.

Совет: стравливать воздух из гидроаккумулятора следует не реже одного раза в месяц.

Удаление воздуха актуально только для баков емкостью более 100 литров, выбор гидроаккумулятора меньшего размера ограничен только простотой установки модели. Воздушные пробки в небольших сосудах высокого давления удаляются путем периодического полного опорожнения.

Совет: вы можете выпустить воздух из небольших аккумуляторов через кран для умывальника или любое другое место, но сначала вы должны полностью отключить питание устройства.Для достижения лучшего результата повторите эту процедуру несколько раз.

К сожалению, большинство импортных напорных резервуаров на практике оказываются абсолютно не адаптированными к особенностям наших систем водоснабжения. Поэтому такая техника очень быстро выходит из строя. Аккумуляторы для водоснабжения Джилекс выпускает российская компания, которая разработала отличное оборудование, идеально подходящее для бытовых условий. К тому же эти устройства имеют более низкую цену по сравнению с импортными аналогами.

Все, что вам нужно знать о гидроаккумуляторах

Время чтения: 3 минуты

В вашем кране, насосе и вилочном погрузчике используется гидравлика. Они — чудо механического мира, потому что перемещают предметы, которые иначе невозможно сдвинуть с места. Возможно, вы уже знакомы с основами, начиная от поршня и заканчивая гидравлическим шлангом, но это еще не все. Узнайте все о гидроаккумуляторе и о том, почему он так важен для повседневной работы. Это бесшумная рабочая лошадка.

Основные сведения об основной цели

Что такое гидроаккумулятор? Его основное предназначение — накапливать излишки гидравлической жидкости и смешивать ее с газом. Эта стратегия хранения оставляет жидкость под желаемым давлением. Когда гидравлической системе требуется больше энергии, ее должен доставить аккумулятор.

Аккумулятор обычно представляет собой цилиндр, в котором давление может снижаться и уменьшаться. Жидкость остается на месте, когда система не работает на пиковом уровне. Поскольку системе требуется больше энергии, находящаяся под напряжением жидкость быстро перемещается к насосу и в шланги.

Четыре основных типа аккумуляторов

Согласно Hydraulics & Pneumatics, существует четыре типа аккумуляторов. В промышленности к ним относятся следующие дескрипторы:

  • Пружина
  • Баллон или диафрагма
  • Нагруженный поршень
  • Гидропневматический поршень

В большинстве современных аккумуляторов используется гидропневматическая конструкция. Смесь жидкости и воздуха создает необходимое давление. Остальные три могут быть либо слишком большими, либо дорогостоящими, либо проблематичными.

Небольшой гидроаккумулятор может надежно работать, если он настроен на соответствующую систему. Размер не всегда имеет значение. Устройство может иметь фиксированный размер, но давление может сильно варьироваться. По этой причине гидропневматическая конструкция доминирует на рынке.

Операции сглаживания

Гидравлический насос быстро сломался бы без помощи небольшого гидроаккумулятора. Эти системы постоянно перемещаются и меняют давление. Насос заставляет давление двигаться в определенном направлении.Однако силы внутри системы не всегда стабильны. Насос регулярно работает со слишком большим или слишком низким давлением.

Аккумулятор предлагает ограниченное количество жидкости и газа всякий раз, когда возникает неустойчивая среда. Он поддерживает работу насоса. Благодаря такой конструкции система работает как часы.

Поглощение пульсаций

Поскольку поршень является предпочтительным компонентом в большинстве систем, гидроаккумулятор давления становится естественным решением типичного недостатка.Поршни при движении создают пульсацию. Они не работают с идеальной и постоянной скоростью. Пульсации вызывают колебания давления в насосе и прилегающих компонентах.

Согласуйте гидроаккумулятор с пульсацией поршня, и в результате вы получите плавную работу. Поршень остается испытанным компонентом без негативного воздействия пульсаций в системе.

Управление нагрузками

Изменения температуры и даже утечки гидравлической жидкости могут привести к нестабильным движениям в гидравлической системе.Приведение в действие гидроаккумулятора будет контролировать нагрузку во время работы системы.

Поскольку давление в системе колеблется, аккумулятор предлагает большее или меньшее давление за счет своих энергетических резервов. Реагирует практически мгновенно. Реакция на уровне нагрузки практически незначительна. Со стороны кажется, что система работает плавно и плавно. За такую ​​надежность следует благодарить аккумулятор.

Смягчение шума

GlobalSpec указывает, что гидроаккумулятор давления смягчает шум, создаваемый быстрыми движениями внутри системы.Когда поршни и другие детали перемещаются в нужное положение, они резко останавливаются. Нет постепенного замедления. Остановочное движение создает за компонентами ударную волну. Результатом этого сценария являются шум и пинг.

Без аккумулятора шум будет систематически изнашивать систему. В гидроаккумуляторе имеется буфер с давлением жидкости и газа. Любой шум, создаваемый системой, теперь подавляется с помощью противодействующих средств гидроаккумулятора.

По любым вопросам, касающимся гидравлического контура вашего гидроаккумулятора, обращайтесь в компанию Motion & Flow Control Products! Система может показаться сложной, но мы можем разобрать ее для вас.Понимание ваших компонентов — самый умный способ получить от них максимальную отдачу. Управляйте гидравликой как профессионал сегодня.

Гидравлические аккумуляторы | ESP International

Справочный материал:

Каталог аккумуляторов TOBUL (PDF)


ESP International гордится тем, что является официальным дистрибьютором гидроаккумуляторов для Freudenberg / Tobul. У нас есть полная стандартная линейка баллонных и диафрагменных аккумуляторов, включая аксессуары для зарядки, установки и управления вашими аккумуляторами.

Опытная команда ESP может помочь вам выбрать тип, размер и давление предварительной зарядки вашего аккумулятора. ESP также имеет оборудование для обслуживания и ремонта аккумуляторов всех марок, включая восстановление и зарядку.

Что такое аккумулятор?

Гидравлические аккумуляторы — это устройства, в которых потенциальная энергия хранится в виде сжатого газа, используемого для приложения силы к относительно несжимаемой жидкости. Они сокращают время цикла, увеличивают срок службы и повышают эффективность.

Для Полнотранскрипта ВИДЕО — нажмите здесь

Ключевые свойства:

Накопитель энергии

Аккумуляторы разряжаются в периоды высокого спроса и заряжаются в периоды низкого спроса. Часто используется для увеличения расхода насоса во время пиковой нагрузки.

Аварийное резервное копирование

Аккумуляторы могут поддерживать заряд высокого давления почти неограниченное время и служить в качестве аварийного источника питания, если машина потеряет электроэнергию или откажет насос.

Снижение вибрации и ударов

Насосы, особенно поршневые и шестеренчатые, создают пульсации давления в гидравлических контурах. Быстрое замедление больших цилиндров, удары ковшей экскаватора и внезапное закрытие клапана могут вызвать скачки давления. Гидравлическая жидкость легко передает удары и пульсации через шланги и трубки, что может нанести ущерб компонентам, расположенным ниже по потоку.

Установка небольшого аккумулятора рядом с выпускным отверстием насоса может поглотить пульсацию, минимизировать вибрацию и обеспечить более плавную работу.Добавление гидроаккумулятора в возвратную линию машин может смягчить удары и смягчить воздействие «водяного» удара, чтобы предотвратить повреждение чувствительных компонентов.

Компенсация утечки и температуры

Некоторые гидравлические системы должны поддерживать давление и силу, когда нет движения или потока, например, удерживание нагруженного цилиндра в выдвинутом положении или удерживание зажима закрытым в течение продолжительных периодов времени. В таких случаях пользователи часто отключают систему для экономии энергии. В гидроаккумуляторе может поддерживаться постоянное давление, даже если жидкость медленно вытекает изнутри через уплотнения поршня или клапанные зазоры.Только когда давление в контуре падает ниже установленных пределов, насос запускается и перезаряжает аккумулятор.

Аккумулятор может компенсировать связанные с температурой перепады давления в закрытой гидравлической системе. Аккумуляторы минимизируют влияние изменений давления за счет добавления или уменьшения количества жидкости в контуре.

Более быстрый ответ
Баллонные и мембранные гидроаккумуляторы

имеют практически мгновенный отклик и могут быстро подавать жидкость к быстродействующим сервоприводам и пропорциональным клапанам и улучшать их характеристики.Аккумуляторы также могут незамедлительно удовлетворить требования к пиковому расходу; помогают поддерживать постоянное давление в системах с помощью насосов переменной производительности; и обеспечивают компенсацию сил в непрерывных процессах, например при прокатке материалов с различным рабочим сопротивлением, что обеспечивает стабильную производительность и повышает производительность и качество.

Выбор специального аккумулятора

Внезапные удары и толчки — отличное развлечение, когда вы едете по бездорожью или катаетесь на американских горках.Но когда вы управляете оборудованием, вы хотите, чтобы оно работало так же плавно, как Cadillac, катящийся по межгосударственному шоссе. Внезапные изменения давления вызывают вибрацию, кавитацию и гидравлический удар и, как правило, снижают срок службы и надежность гидравлических систем.

Основная проблема с жидкостными системами под давлением заключается в том, что жидкости не сжимаются. Всегда будут изменения давления и расхода, вызванные такими вещами, как открытие и закрытие клапанов, ограничения в трубопроводе или действие поршневого или роторного насоса.Поскольку эти изменения давления не могут быть уравновешены изменением объема текучей среды, либо часть текучей среды преобразуется в газ, либо происходит разделение колонны, вызывающее кавитацию, и / или энергетические удары по другим компонентам.

Решение состоит в том, чтобы ввести в систему сжимаемый элемент, например газ, который будет учитывать изменения расхода и давления. Ниже приводится краткое изложение некоторых вариантов поддержания равномерного давления и повышения надежности оборудования.

Демпферы пульсаций

В большинстве систем перекачки жидкостей основным источником пульсации является насос. Это относится как к гидравлическим системам движения, так и к насосам для впрыска химреагентов. В случае любого типа поршневого насоса — будь то диафрагма, шестерня, поршень или лопасть — насос разбивает входной поток на серию дискретных объемов. Затем насос подает энергию к каждому из этих дискретных объемов, повышая его давление и затем выпуская его в общий поток высокого давления.

Хотя среднее давление и скорость потока жидкости остаются относительно постоянными, они подвержены значительным колебаниям, особенно в области сразу после выхода насоса. Насос работает, забирая в камеру конечное количество жидкости, а затем быстро сжимая ее. Это действие создает синусоидальную картину давления и скорости жидкости, колеблющуюся около среднего давления и скорости системы.

Когда высокоскоростная жидкость под высоким давлением выходит из нагнетательного отверстия насоса, она создает волну сжатия.Эта волна проходит через жидкость со скоростью звука, пока не достигнет изгиба или сужения трубы. В этот момент соединение или ограничение поглощает часть энергии волны сжатия, а остальная часть отражается назад против потока, исходящего от насоса. Этот возвратно-поступательный удар волны сжатия снижает срок службы насоса и компонентов трубопровода.

Демпферы пульсаций — это устройства, прикрепленные к выходу насоса, которые смягчают колебания давления и объема насоса.Их можно прикрепить к тройнику на выходе из линии или расположить на одной линии. Доступны многочисленные конструкции, но основные элементы состоят из сферы, содержащей диафрагму, или цилиндра, содержащего баллон (рис. 5). В первом варианте диафрагма удерживается на месте двумя половинами сферы. Диафрагма разделяет внутреннюю часть сферы на две половины: одна содержит азот, а другая — перекачиваемую жидкость. Зарядный клапан и манометр подключаются к газовой стороне сферы, а жидкостная сторона подключается к водопроводу.Цилиндрическая конструкция аналогична по эксплуатации, но к заправочному клапану прикреплен баллон. Газ содержится внутри баллона, в то время как жидкость протекает между баллоном и баллоном.

5. Плавный оператор. Аккумулятор емкостью 5 галлонов используется для гашения колебаний давления и объема нагнетания насоса. Предоставлено: Fluid Energy Controls

В обоих случаях газовая сторона демпфера предварительно заполнена примерно до 80% минимально допустимого давления в системе, так что внутри демпфера всегда будет некоторое количество жидкости.При быстром повышении давления в жидкости, когда азот более сжимаем, чем гидравлическая жидкость, большая часть жидкости, превышающей средний поток в системе, попадает в демпфер пульсаций, а не создает волну сжатия. Точно так же во время хода поршня при низком давлении газ расширяется, выталкивая жидкость обратно из демпфера в систему, поддерживая средний расход и давление. Эластичность резины и сжимаемость газа работают вместе, чтобы устранить более 95% колебаний расхода и давления, тем самым продлевая срок службы оборудования.

Ограничители перенапряжения

Во-первых, поймите, что помпаж сильно отличается от пульсации. Последнее — это регулярное ускорение и замедление жидкости, обычно вызываемое циклическими действиями поршневого насоса. Хотя пульсацию можно решить, установив демпфер пульсаций подходящего размера на выходе насоса, помпаж менее предсказуем и может вызвать серьезные повреждения труб, клапанов, фитингов и насосов.

Гидравлические системы никогда не работают при постоянном давлении.Включение и отключение насосов, а также изменения температуры, потребления и уровня в резервуаре изменяют скорость потока и давление в системе в любой момент времени. Незначительное изменение давления, также называемое скачком давления, приводит к колебаниям давления жидкости в системе и может повредить трубы, клапаны и фитинги. Это колебание давления называется гидроударом.

С другой стороны, более сильный гидроудар возникает, когда происходит резкое изменение либо на входе, либо на выходе системы. Наиболее частыми причинами являются внезапное включение или выключение насосов или быстрое закрытие клапанов.Жидкости в жидком состоянии в основном несжимаемы. Это то, что позволяет вам создавать давление на одном конце трубопровода и достигать давления во всей системе.

Когда выпускной клапан внезапно закрывается, энергия, содержащаяся в потоке воды, сжимает воду, ближайшую к клапану. Подобно пружине, эта энергия затем меняет направление потока, посылая ударную волну со скоростью звука обратно вверх по потоку, пока она не ударится о препятствие, такое как сустав, другой закрытый клапан или рабочее колесо в насосе. Большая часть энергии этой ударной волны затем отражается от этого препятствия и возвращается, чтобы снова запустить клапан.Волна движется вперед и назад между препятствием и клапаном, пока трение окончательно не рассеет энергию.

Другая проблема может возникнуть, когда насос внезапно отключается, возможно, из-за отключения электроэнергии. Когда это происходит, в столбе текучей среды может внезапно падать давление, вызывая разделение в столбе текучей среды, при этом часть текучей среды становится паром. Когда давление снова увеличивается выше точки давления пара, сжатие парового кармана посылает ударную волну через систему.

Ограничители перенапряжения похожи по конструкции на демпферы пульсаций, но они рассчитаны на гораздо большие колебания давления и объема. Баллон предварительно заряжен до уровня ниже минимально допустимого давления в системе, поэтому внутри ограничителя перенапряжения всегда будет некоторое количество жидкости. Когда происходит скачок давления, большая часть жидкости под давлением выше среднего в системе течет в ограничитель перенапряжения и, следовательно, рассеивает волну сжатия. Когда происходит внезапное падение давления, газ расширяется, вытесняя жидкость из ограничителя перенапряжения, поэтому нет опасности вызвать разделение колонны.

Помимо размера, одно ключевое различие между демпфером пульсаций и ограничителем перенапряжения заключается в том, где они установлены. Гаситель пульсаций следует размещать как можно ближе к выпускному отверстию насоса. С другой стороны, ограничители перенапряжения потребуются в различных точках системы. Их можно установить на выходе насоса, чтобы предотвратить повреждение насоса в случае потери мощности. Другие могут быть установлены в критических точках трубопроводной сети, где могут возникнуть скачки давления, например, перед быстро закрывающимся клапаном.

Баллон или мембранные аккумуляторы

Хотя ограничители перенапряжения и гасители пульсаций предназначены для минимизации повреждений, вызванных повышением давления, гидроаккумуляторы предназначены для предотвращения падения давления. Обычное применение называется LOSA (аккумулятор системы смазочного масла), который обеспечивает временный источник масла в случае нарушения потока. Гидравлические аккумуляторы — это устройства хранения энергии, которые сглаживают пульсацию масляных насосов и обеспечивают кратковременное давление масла при отключении электроэнергии или при переключении между масляными насосами.Аккумуляторы также помогают поддерживать постоянное давление масла во время временных изменений спроса (Рисунок 6).

6. Дешевая страховка. Баллонный аккумулятор с пробкой и тарельчатой ​​конструкцией будет служить временным источником масла в случае нарушения потока. Предоставлено: Fluid Energy Controls

Аккумулятор — это, по сути, сосуд высокого давления, в котором хранится масло и содержит механические средства поддержания давления при отключении насоса, что позволяет гасить колебания давления масла.

Аккумуляторы

различаются типом используемых механических средств, таких как пружина, сила тяжести и газовая нагрузка. Газонаполненные аккумуляторы используют сжатый газ для создания давления и бывают одного из двух типов: сепараторные и несепараторные. Аккумуляторы без сепаратора не имеют барьера между газом и жидкостью. Это простейшая конструкция, в которой можно хранить наибольшее количество масла. Однако из-за отсутствия барьера, отделяющего газ от нефти, газ может абсорбироваться текучей средой, особенно при высоких давлениях.Затем, когда давление падает, абсорбированный газ образует пузырьки в масле, вызывая губчатость в системе, которая может повредить насос из-за кавитации.

Баллонные аккумуляторы состоят из металлического цилиндра, в котором находится баллон под давлением. Они спроектированы в соответствии со стандартом 614 / ISO 10438 Американского нефтяного института, который распространяется на системы смазки, и Кодексом ASME по сосудам высокого давления и котлам, раздел VIII, раздел 1. В соответствии со стандартами эти резервуары-аккумуляторы изготовлены из нержавеющей стали серии 300. и может выдерживать максимальное давление около 1500 фунтов на квадратный дюйм.

Благодаря своей высокой гибкости и небольшому весу баллон имеет быстрое время отклика, что позволяет гидроаккумулятору быстро компенсировать перепады давления в системе и предотвращать повреждение подшипников и других компонентов.

Мембранные гидроаккумуляторы выполняют аналогичную функцию, и, как и диафрагменные демпферы пульсаций, емкость гидроаккумулятора также разделена диафрагмой на две половины. Базовая конструкция диафрагменного аккумулятора аналогична диафрагменному демпферу пульсаций.

Стабилизаторы всасывания

Стабилизаторы всасывания выполняют те же функции, что и ограничители перенапряжения и демпферы пульсаций, но они защищают от падения давления на входе насосов. Вместо того, чтобы абсорбировать лишнюю жидкость, они подают ее при падении давления, например, при запуске насоса. Это снижает риск кавитации, потери напора и пульсации, которые в противном случае могут возникнуть на входе насоса и могут повредить насос. Это также предотвращает переходные процессы низкого давления и обратный поток, который приводит к вспениванию всасывающей трубы, дестабилизирующему поток.

—Предоставлено Джо Чима , старшим инженером по проекту производителя аккумуляторов Fluid Energy Controls Inc. в Лос-Анджелесе, Калифорния.

Аккумуляторы и резервуары

Аккумуляторы (иногда называемые резервуарами) являются неотъемлемой частью большинства систем с перекачиваемой жидкостью. Эти важные устройства выполняют две основные функции:
  • Объем расширения для компенсации изменений плотности жидкости в широком диапазоне температур
  • Положительное давление жидкости на входе для обеспечения оптимальной производительности системного насоса

PDT предлагает аккумуляторы в самых разных конфигурациях для использования в системах жидкостного охлаждения и гидравлических силовых системах.Наши аккумуляторы обеспечивают необслуживаемую работу в суровых условиях, начиная от высокопроизводительных военных истребителей и заканчивая высотными беспилотными самолетами-наблюдателями и роботами, работающими на Марсе. PDT разрабатывает и производит аккумуляторы, подходящие для использования с широким спектром жидкостей, включая воду / гликоль, гидравлическое масло, хладагенты и диэлектрические охлаждающие жидкости.

Аккумуляторы

PDT предлагаются в двух основных конфигурациях: поршневые и сильфонные. Поршневой аккумулятор имеет подвижный элемент, поддерживаемый эластомерными уплотнениями.Во многих устройствах винтовая пружина обеспечивает усилие, необходимое для создания давления жидкости в рабочем диапазоне гидроаккумулятора. В других случаях поршень находится под давлением от регулируемого внешнего источника газа. Поршневые аккумуляторы обеспечивают долгие годы надежной службы по привлекательной цене.

В экстремальных условиях или в системах с нулевым допуском на утечки вместо поршня используется сварной металлический сильфон. В этой конфигурации поршень заменен капсулой с гибким сильфоном, не имеющей эластомерных уплотнений, которые могут изнашиваться.Герметичный газовый заряд на одной стороне сильфона обеспечивает накопленную энергию для создания давления в системе. Гибкие металлические сильфоны рассчитаны на миллионы рабочих циклов и обычно служат в течение всего срока службы автомобиля, в котором они установлены.

PDT также является экспертом в уникальных требованиях к самонаддувающимся или «бутстрапным» аккумуляторам. В этой конфигурации источник высокого давления воздействует на один конец двухсекционного поршня; другая сторона поршня контактирует с жидкостью под низким давлением.На основе соотношения площадей между двумя сторонами поршня достигается эффект увеличения давления, который обеспечивает повышение давления жидкости без необходимости использования пружин или герметичного газового заряда. Дополнительным преимуществом конфигурации начальной загрузки является то, что после удаления источника высокого давления в системе жидкости не остается остаточного давления, что повышает безопасность и облегчает техническое обслуживание системы.

Аккумуляторы

представляют собой идеальное место для установки приборов измерения уровня жидкости для охлаждающей или гидравлической системы.PDT может предоставить электронные датчики уровня жидкости с масштабируемой выходной мощностью, визуальными индикаторами или обоими функциями в одном устройстве.

Конструкция аккумулятора зависит от нескольких ключевых переменных:
  • Выбор жидкости
  • Диапазон температур эксплуатации и хранения
  • Требуемое выходное давление (обычно зависит от выбора насоса)
  • Общий объем системной жидкости
  • Требования к измерению уровня

PDT использует эти входы вместе с информацией о системе и / или применении транспортного средства, чтобы выбрать оптимальный аккумулятор для каждой установки.Как эксперт в области центробежных и объемных насосов, компания PDT хорошо оснащена для проектирования и поставки соответствующего гидроаккумулятора для вашей системы с перекачиваемой жидкостью, даже если мы не поставили насос. Свяжитесь с инженером по применению PDT, чтобы определить оптимальное решение для аккумуляторов для вашей системы.

Загрузить документацию по продукту по резервуарам с бутстрапом высокого давления

Скачать литературу по продукту по резервуарам с бутстрапом

.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *