謝 偉，李明亮，王 強(qiáng)

（東方地球物理勘探公司，河北保定 072750）

0 引言

蓄能器是可控震源液壓系統(tǒng)的重要組成部分，一方面當(dāng)系統(tǒng)流量不充足時(shí)，蓄能器能夠輔助液壓動(dòng)力源；另一方面蓄能器有助于優(yōu)化改善可控震源液壓系統(tǒng)的壓力動(dòng)脈，推動(dòng)整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行。為此從現(xiàn)實(shí)出發(fā)，首先分析蓄能器的工作原理及特點(diǎn)分類，其次闡述蓄能器對(duì)可控震源液壓系統(tǒng)的應(yīng)用及改善，希望今后工作具有一定的借鑒意義和參考價(jià)值。液壓蓄能器是液壓系統(tǒng)中必備的輔助性元件，根據(jù)能量守恒定理，采用多種方法使得密閉容器中的液壓油變成具有一定液壓能的壓力油，從而為液壓系統(tǒng)能量釋放需要提供保障，最終達(dá)到補(bǔ)充與穩(wěn)定液壓系統(tǒng)流量和壓力的效果。液壓蓄能器在接入液壓系統(tǒng)時(shí)必須配置完備的接入閥組、充氣閥組、監(jiān)控裝置和緊固零件等，最后選擇出合適的蓄能器類型，以使液壓系統(tǒng)中的關(guān)鍵元件蓄能器的設(shè)計(jì)符合標(biāo)準(zhǔn)要求。

1 蓄能器的工作原理及特點(diǎn)分類

1.1 蓄能器分類

（1）皮囊式蓄能器。它是通過調(diào)節(jié)皮囊內(nèi)氮?dú)獾捏w積來改變調(diào)節(jié)蓄能器儲(chǔ)油腔內(nèi)液壓油，使其成為具備一定液壓能的壓力油。這種蓄能器在液壓系統(tǒng)應(yīng)用中表現(xiàn)出密封性好、效率高、靈敏度高和動(dòng)作慣性小等優(yōu)勢(shì)，因此在液壓系統(tǒng)中得到廣泛應(yīng)用。

（2）活塞式蓄能器。原理和皮囊式蓄能器相似，都是通過改變腔內(nèi)補(bǔ)充的氮?dú)鈦韺?shí)現(xiàn)，具有結(jié)構(gòu)簡單、強(qiáng)度可靠性高、使用年限長、供油量大及溫度調(diào)節(jié)范圍寬泛等優(yōu)勢(shì)，適合大流量的蓄能器液壓系統(tǒng)。但是由于其活塞運(yùn)動(dòng)本身慣性大，活動(dòng)靈敏度較差，在長期磨損中容易泄漏，因此工作效率低下，適合高頻率、無泄漏和壓差小的可控震源液壓系統(tǒng)工作。

（3）隔膜式蓄能器。工作原理是通過在腔內(nèi)儲(chǔ)存氮?dú)馐贵w積發(fā)生變化，表現(xiàn)出質(zhì)量輕、薄膜變形阻力小、無慣性及吸收壓力脈動(dòng)性能好等優(yōu)勢(shì)。這種液壓蓄能器適用于高頻率動(dòng)作、液壓系統(tǒng)容積小及易吸收的液壓脈動(dòng)。但存在維修與養(yǎng)護(hù)難等問題，在使用中具有局限性。

（4）重錘式蓄能器。工作原理是通過重力加載的方式來加以實(shí)現(xiàn)，具有結(jié)構(gòu)簡單、供油量大及壓力穩(wěn)定等優(yōu)勢(shì)，適合各種大流量蓄能的液壓系統(tǒng)。但是由于體態(tài)笨重，靈活性差、工作慣性大及輸出壓力小等缺陷，沒有得到普及和推廣。

（5）彈簧式蓄能器。工作原理是利用彈簧變形帶來的勢(shì)能將密閉容器中的液壓油轉(zhuǎn)變成壓力油。因結(jié)構(gòu)單一、溫度跨度大等優(yōu)勢(shì)，適合蓄能和緩沖。但由于使用中供油流量小，無法準(zhǔn)確固定彈簧壓縮程度等缺陷，沒有得到普及。

1.2 蓄能器的分類特點(diǎn)

蓄能器主要是通過將壓力液體的液壓能轉(zhuǎn)變?yōu)閯?shì)能儲(chǔ)存起來，在系統(tǒng)工作時(shí)再次將勢(shì)能轉(zhuǎn)換為液壓能而不斷運(yùn)轉(zhuǎn)。這種循環(huán)往復(fù)的過程就是蓄能器作為輔助應(yīng)急動(dòng)力源的工作動(dòng)力，有助于補(bǔ)充系統(tǒng)的泄漏，穩(wěn)定系統(tǒng)的工作壓力，幫助吸收動(dòng)力泵的脈動(dòng)及回路上的液壓沖擊等。從以上特點(diǎn)出發(fā)，優(yōu)選蓄能器是可控震源液壓系統(tǒng)改善的必要步驟，也最為合適。系統(tǒng)工作過程是，正常工作時(shí)負(fù)載屬于間歇工作，所需流量較小。優(yōu)選蓄能器后，讓蓄能器來供應(yīng)需要的油液，使用液壓泵來補(bǔ)充油液。這種只需要使用小功率的液壓泵電機(jī)組，直接實(shí)現(xiàn)了整個(gè)液壓系統(tǒng)尺寸小、重量輕的目的。特殊情況下，當(dāng)負(fù)載需要較大流量時(shí)，蓄能器和液壓泵能夠同時(shí)提供油液，滿足使用要求；當(dāng)負(fù)載不工作時(shí)，蓄能器補(bǔ)充油液保持穩(wěn)定壓力，達(dá)到了節(jié)能的要求。

2 蓄能器對(duì)可控震源液壓系統(tǒng)的改善及應(yīng)用

2.1 優(yōu)選蓄能器對(duì)可控震源液壓系統(tǒng)的改善方法

（1）重新選擇液壓系統(tǒng)的振動(dòng)泵，實(shí)現(xiàn)多泵合流。改善方法中的重新選擇液壓系統(tǒng)的振動(dòng)泵，能夠及時(shí)補(bǔ)償液壓系統(tǒng)中的液壓油泄漏損失情況，更好地穩(wěn)定液壓系統(tǒng)工作壓力，改善了液壓系統(tǒng)由于油速過快或油流方向急變而產(chǎn)生的液壓沖擊，更加容易吸收液壓系統(tǒng)的壓力和流量脈動(dòng)。皮囊式蓄能器在維護(hù)時(shí)只需要更換皮囊，直接放倒蓄能器實(shí)現(xiàn)。活塞式蓄能器維護(hù)比較復(fù)雜，首先需要將活塞去除，然后更換密封圈、最后放倒蓄能器。液壓系統(tǒng)的振動(dòng)泵是可控震源的核心部件，在選取中必須要謹(jǐn)慎，一旦改善不到位，將會(huì)影響整個(gè)可控震源液壓系統(tǒng)的運(yùn)行，延誤工作進(jìn)程，而且不好掌控，實(shí)施過程復(fù)雜，所需費(fèi)用太大，因此一般不推薦作為改善方法。

（2）發(fā)揮蓄能器作為輔助動(dòng)力源的功能作用，改善蓄能器對(duì)系統(tǒng)流量做瞬時(shí)補(bǔ)充的優(yōu)良性。這種改善方法經(jīng)濟(jì)適用，得到了廣泛應(yīng)用。原理上認(rèn)為每次充放一次液體至蓄能器中，在整個(gè)3 min內(nèi)都是絕熱過程，可控震源蓄能器的二次灌注液體一般都控制在0.2 s以內(nèi)，被認(rèn)為是絕熱過程。以重錘蓄能器為例，蓄能器不斷向液壓系統(tǒng)補(bǔ)充液體，主要是因?yàn)檎駝?dòng)泵響應(yīng)滯后，每當(dāng)液壓系統(tǒng)壓力上升至21 MPa時(shí)，取系統(tǒng)壓力波動(dòng)限為±8%，最后得到振動(dòng)泵工作的最低壓力為19.32 MPa，最高壓力為22.68 MPa，只有在液壓系統(tǒng)中安裝2個(gè)25 L蓄能器時(shí)才能滿足需要；當(dāng)預(yù)充壓力1500 psi，液壓系統(tǒng)±5%壓力波動(dòng)時(shí)，壓力差為2.15 L，這時(shí)基本上能夠滿足可控震源液壓系統(tǒng)中需要的流量變化，因此最適用的改善方法是在液壓系統(tǒng)的高壓和低壓兩側(cè)各自增加1個(gè)25 L的液壓蓄能器。

2.2 液壓蓄能器的維護(hù)與應(yīng)用

以廣泛適用的皮囊式蓄能器為例，在實(shí)際運(yùn)用中決定工況的主要因素是壓力因素、動(dòng)作頻率因素、脈動(dòng)頻率因素、最高、最低工作壓力因素、系統(tǒng)工作循環(huán)中供油量因素等來優(yōu)選出所用容積，應(yīng)該保證使用壓力小于額定壓力。在充氣開始前，首先向充油口中注入少許液壓油，保證實(shí)現(xiàn)皮囊足夠的潤滑度，在使用過程中定期檢查皮囊的嚴(yán)密性，同時(shí)定期更換皮囊及密封組件，一旦發(fā)現(xiàn)皮囊中的充氣壓力低于規(guī)定的充氣壓力，那么需要定期補(bǔ)充氮?dú)?，保證蓄能器為最佳工作狀態(tài)。此外，壓力油的工作溫度同樣對(duì)皮囊式蓄能器的使用壽命帶來影響，工作壓力油的溫度過高、過低都會(huì)縮短使用年限，在養(yǎng)護(hù)維修時(shí)應(yīng)該徹底卸壓，放空所有蓄能器氮?dú)猓诒ＷC有壓力油情況下再進(jìn)行拆卸與裝配。

3 結(jié)語

通過闡明蓄能器的工作原理及分類，從中明確如何優(yōu)選蓄能器，從而找出可控蓄能器對(duì)可控震源液壓系統(tǒng)的改善方法，使其更加具有針對(duì)性。通過分析必須明確，優(yōu)化選擇液壓系統(tǒng)蓄能器是改善可控震源液壓系統(tǒng)的有效方法。