Membránový akumulátor pro důlní stroje: výběr, dimenzování a údržba

Hydraulický vrták do kamene útočící 2500krát za minutu vytlačí do svého okruhu tlakový impuls každých 24 milisekund. Hadice se ohýbá, těsnění se opotřebovává a čerpadlo vidí odraženou vlnu. Membránové akumulátory jsou běžné u důlních strojů z jednoho konstrukčního důvodu: membrána nemá žádné kluzné těsnění a téměř žádnou hmotnost, takže plynová strana reaguje během milisekund od prvního zvýšení tlaku.

Nejprve závěr. Pro tlumení pulsací, tlumení nárazů a maloobjemové akumulace energie na vrtných soupravách, drtičích a vyklápěcích vyklápěcích strojích je membránový akumulátor obvykle vhodnější než vaková nebo pístová jednotka. Přestává být nejlepší odpovědí, jakmile objem plynu překročí zhruba 4 litry, nebo když stroj musí uložit několik litrů použitelného oleje pro velký válec. Zde je uvedeno, kde tato hranice leží, jak dimenzovat jednotku a co zkontrolovat, než objednávka vyjde.

Proč membránové akumulátory vyhovují důlním strojům

Důlní pracovní cykly postihují hydrauliku třemi způsoby: nárazem poháněné tlakové špičky, nepřetržité vysokofrekvenční zvlnění čerpadel a kladiv a prach, vibrace a velké teplotní výkyvy. Membránový akumulátor zvládne všechny tři bez částí, které normálně selžou jako první.

• Bez posuvného těsnění. Membrána je upnutá na svém obvodu a jednoduše se ohne, takže nedochází k pohybu pístního kroužku v otvoru a žádné dráze opotřebení.
• Rychlá odezva. Pohybující se hmota je tenká elastomerní membrána, která poskytuje reakční časy v rozsahu milisekund, což je důležité, když událost, kterou má absorbovat, trvá 20 až 50 milisekund.
• Kompaktní pouzdro a jeden opotřebitelný díl. Membránové jednotky jsou krátké a lehké na svůj tlak a membrána je jediným spotřebním materiálem.
• Tlaková schopnost, která odpovídá obvodu. Typické jmenovité hodnoty 250 až 350 bar pokrývají většinu mobilní a pevné důlní hydrauliky.

Kompromisem je objem. Membrána se může zatím pouze vychylovat, takže objemy plynu zůstávají omezené a využitelný objem oleje je obvykle třetina až polovina jmenovitého objemu plynu. Stejná logika výběru platí pro ostatní těžká průmyslová zařízení , ale těžba je místo, kde se spojuje vysoký tlak a vysoká cyklizace.

Čtyři práce membránového akumulátoru na těžebním stroji

Buďte přesní, jakou práci jednotka provádí, protože na ní závisí pravidlo předběžného nabití.

1. Tlumení pulzací. Za pístovým čerpadlem nebo přerušovačem akumulátor zplošťuje zvlnění, které by jinak unavovalo hadice, trubky chladiče a tělesa ventilů.
2. Absorpce nárazů. Když kbelík narazí na kámen nebo se prudce zastaví výložník, ropa se na okamžik zachytí. Akumulátor dává ten olej někam, kam má jít, a zachycuje špičku, než se dostane k čerpadlu.
3. Skladování energie. U vyklápěcích vyklápěčů může uskladněný dusík napájet pilotní okruh, uvolnit pružinovou brzdu nebo pomoci válci, zatímco čerpadlo dohání.
4. Tepelná kompenzace objemu. V uzavřeném okruhu se objem oleje mění s teplotou; akumulátor tuto změnu absorbuje a udržuje tlak ve svém povoleném pásmu.

Obrázek 1 ukazuje stejný obvod s membránovým akumulátorem a bez něj při cyklickém rázovém zatížení.

Dimenzování membránového akumulátoru pro těžební cyklus

Šest čísel řídí výběr a pokud je kterékoli z nich špatně, znamená to, že jednotka buď brzy selže, nebo jednoduše nedělá svou práci.

1. Minimální a maximální pracovní tlak. Vše ostatní se odvíjí od těchto dvou hodnot.
2. Přednabíjecí tlak. Začněte blízko 0,6 až 0,7násobku středního pracovního tlaku pro tlumení pulzací, 0,6 až 0,8násobku minimálního pracovního tlaku pro tlumení nárazů a blíže k 0,9násobku minimálního pracovního tlaku pro akumulaci energie. Před nabíjením ověřte podle údajů výrobce.
3. Tlakový poměr. Maximální pracovní tlak dělený tlakem předběžného plnění určuje, jak daleko se membrána ohne; setrvání pod zhruba 4:1 chrání životnost membrány.
4. Objem a průtok oleje. Objem plynu musí být dostatečně velký, aby membrána nebyla poháněna proti plášti při každém cyklu.
5. Teplota a tekutina. NBR pokrývá většinu okruhů minerálních olejů do cca 80 °C, HNBR a FKM rozšiřují teplotní rozsah a EPDM vyhovuje kapalinám na vodní bázi, které by NBR bobtnaly.
6. Montážní a servisní přístup. Plynový ventil musí zůstat dosažitelný pro kontrolu předběžného plnění, jakmile je stroj smontován.

Kde zadávání veřejných zakázek selhává

• Objem plynu poddimenzovaný pro zvlnění, takže se nic neucvakne a hadice stále selhává.
• Nastavení předběžného nabití hmatem: přeplněná jednotka neuchovává téměř žádný olej, nedostatečně nabitá jednotka se příliš ohýbá a trhá membránu.
• Elastomer se volí pouze na základě teploty, ignoruje chemii kapaliny a chování při pronikání.
• Necertifikované tlakové nádoby, kde se nižší faktura stává problémem pojištění a dodržování předpisů.

Režimy poruch a údržba, která jim brání

Bránice zřídka selhávají samy o sobě. Roztržení je obvykle poslední událostí v řetězci, která začala chybou před plněním, kontaminovanou kapalinou nebo příliš rozšířeným tlakovým poměrem. Třídění toho, co bylo první, začíná znalostmi co dělá akumulátor v hydraulickém okruhu .

Preventivní rutina, která funguje

• Předběžné nabití kontrolujte každých 500 provozních hodin nebo čtvrtletně, podle toho, co nastane dříve.
• Pokud mezi kontrolami klesne předběžné nabití o více než asi 10 procent, místo pouhého doplňování dusíku otestujte těsnost plynového ventilu.
• Membránu vyměňte při prvním náznaku nestability tlaku, nikoli při příštím plánovaném vypnutí.
• Udržujte čistotu kapaliny na ISO 4406 18/16/13 nebo lepší. Membránové jednotky snášejí znečištění lépe než jednotky pístové, přesto se jim to nelíbí.

Nabíjecí sady, montážní hardware a kompletní balení

Membránový akumulátor je jen tak dobrý jako příslušenství kolem něj a na těžebním stroji tři položky rozhodují o tom, zda instalace zůstane provozuschopná.

Vlastní akumulátor je utěsněná tlaková nádoba s upnutou membránou a ventilem na plynný dusík. Jednotky v rozsahu 0,075 až 4 litry pokrývají většinu činností kladiva, výložníku a pilotního okruhu při vrtání, drcení a manipulaci s materiálem.

Membrána Accumulator Membránový akumulátor je mechanické zařízení, které ukládá a uvolňuje energii pomocí Boyleova zákona (stlačitelnost plynů). Jeho jádro tvoří membrána vyrobená... Zobrazit produkt →

Pre-charge není jednorázová práce. Nabíjecí souprava se správným tvarem závitu umožňuje posádkám údržby doplňovat dusík na stroji místo vytahování plavidla z okruhu, což je rozdíl mezi půlhodinovou kontrolou a půldenní odstávkou.

Nabíjecí sada CQJ Nabíjecí sada CQJ je specializovaný nástroj pro nabíjení, doplňování, korekci a kontrolu plnicího tlaku akumulátorů v hydraulických systémech. Zobrazit produkt →

Na montážním hardwaru záleží víc, než to vypadá. Držák a svorka, které pevně drží nádobu, zabraňují vibracím od plynového ventilu a připojení olejového portu, kde začíná velký podíl netěsností.

Držák akumulátoru Držák akumulátoru je mechanické zařízení používané k upevnění a podepření hydraulického akumulátoru. Zobrazit produkt →

Kontroly nákupu před odesláním objednávky

Akumulátory jsou tlakové nádoby, papírování je tedy součástí výrobku. Pět kontrol pokrývá většinu rizika.

1. Licence na výrobu. Hledejte licenci na výrobu tlakových nádob pokrývající příslušnou třídu, protože pouzdra vysokotlakých akumulátorů spadají do tohoto rozsahu ve většině jurisdikcí.
2. Certifikace trhu. Označení CE nebo ekvivalentní prohlášení je základním požadavkem při vývozu stroje.
3. Výrobní kapacita. Potvrďte sériovou výrobu pro objednávaný rozměr, nikoli jednorázovou montáž. Výkon měřený v desítkách tisíc jednotek ročně ukazuje na opakovatelný proces.
4. Testovací záznamy. Požádejte o údaje o hydrostatické zkoušce a osvědčení o předběžném naplnění dusíkem pro každou šarži, nikoli o obecný technický list.
5. Sledovatelnost materiálu a elastomeru. Měla by být zdokumentována metalurgie smáčené části a směs membrány, zejména pro chladné klima nebo korozivní provoz.

Nákup přímo od výrobce obvykle zkracuje technickou smyčku i cenu. Otázky týkající se předběžného nabíjení, výběru elastomeru nebo standardů závitů se dostávají k lidem, kteří sestavují jednotku, místo aby procházeli obchodní vrstvou, a to je důležité, když je stroj mimo provoz.

Často kladené otázky

Jakou velikost membránového akumulátoru potřebuje těžební stroj?

Velikost se řídí prací. Pro tlumení pulsací na obvodu jističe přizpůsobte objem plynu zhruba jedné čtvrtině průtoku čerpadla na cyklus a poté ověřte proti zvlnění, které obvod toleruje. Pro tlumení nárazů, velikost podle objemu oleje zachyceného během nárazu. Pokud požadovaný objem plynu přesahuje asi 4 litry, porovnejte jej s jednotkou vaku nebo pístu, než se zapojíte.

Může být membránový akumulátor namontován vodorovně?

Ano. Membránové jednotky jsou mnohem méně citlivé na polohu než pístové typy, protože zde není žádné posuvné závaží a žádný olejový sloupec netlačí na těsnění. Horizontální nebo šikmá montáž je normálně přijatelná; praktickým omezením je zachování přístupnosti plynového ventilu.

Jaké předběžné nabití vyhovuje hydraulickému kladivu?

Většina obvodů vypínače se nachází v rozsahu 0,6 až 0,7 násobku středního pracovního tlaku pro tlumení pulzací, upraveného podle doporučení výrobce vypínače. Nastavte jej pomocí kalibrované nabíjecí sady, znovu zkontrolujte po prvním týdnu a poté přejděte na rutinní interval.

Jak poznám, že membrána selhala?

Nejprve se objeví tři příznaky: dusík unikající přes olejový port a projevující se jako bubliny v nádrži, rychlá ztráta předběžného plnění mezi kontrolami a zvlnění tlaku, které se vrací na úroveň před instalací. Každý z nich ospravedlňuje sundání jednotky ze stroje.

U důlních strojů si membránový akumulátor vydobyl své místo díky rychlosti a jednoduchosti: žádné kluzné těsnění, milisekundová odezva, jediný opotřebitelný díl a tlak, který odpovídá mobilním hydraulickým okruhům. Vyberte jej pro objem a provoz, nastavte správně předběžné nabití, pevně jej připevněte a zkontrolujte toto předběžné nabití podle plánu. Udělejte tyto čtyři věci a hadice, těsnění a čerpadlo vydrží podstatně déle.