Wyjaśnienie magazynowania energii hydraulicznej: w jaki sposób akumulatory przechowują i uwalniają energię płynną

Jak akumulator przechowuje i uwalnia energię hydrauliczną

Wewnątrz akumulatora gaz taki jak azot jest oddzielany od płynu hydraulicznego za pomocą pęcherza, membrany lub tłoka. Wraz ze wzrostem ciśnienia hydraulicznego płyn dostaje się do naczynia i spręża gaz. Kiedy ciśnienie spada, gaz rozszerza się i wypycha płyn z powrotem do obwodu. Klasyczną zależnością jest prawo Boyle'a, P1V1 = P2V2, co oznacza, że ​​użyteczna energia zależy od ciśnienia wstępnego ładowania i zakresu ciśnienia roboczego.

Wstępne ładowanie to ciśnienie gazu, gdy akumulator nie zawiera płynu. Powszechną zasadą jest ustawianie ciśnienia wstępnego na poziomie od 70 do 80 procent minimalnego ciśnienia w układzie. Jeśli wstępne naładowanie jest zbyt niskie, akumulator nie może dostarczyć wystarczającej ilości płynu. Jeśli wstępne naładowanie jest zbyt wysokie, nigdy nie zostanie całkowicie napełnione. Prawidłowy dobór i wstępne naładowanie to dwa najważniejsze czynniki wpływające na wydajność magazynowania energii hydraulicznej.

Aby uzyskać bardziej precyzyjne oszacowanie, wymaganą efektywną objętość płynu można powiązać z objętością gazu i poziomami ciśnienia. Uproszczony wzór na proces izotermiczny to V_acc = V0 pomnożony przez różnicę między (P0/P1) i (P0/P2), gdzie P0 to wstępne ładowanie, P1 to minimalne ciśnienie robocze, a P2 to maksymalne ciśnienie robocze. W rzeczywistych zastosowaniach dodawany jest inżynieryjny współczynnik bezpieczeństwa ze względu na szybkie cykle i zmiany temperatury.

Akumulatory stabilizują również ciśnienie. Naładowane jednostki pochłaniają wstrząsy i tętnienia powodowane przez pompy i zawory, chroniąc czujniki i uszczelki. Podczas awarii pompy zmagazynowany płyn może przesunąć cylinder lub zawór do bezpiecznego położenia, dlatego też akumulatory są kluczowymi elementami systemów awaryjnego wyłączania.