| Предыдущий параграф | |||||||||||
2.3. РАСХОДНАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА
2.3.1. Определение
Расходная характеристика определяется как функциональная зависимость коэффициента расхода от положения затвора регулирующего элемента.
Av = Av (H), Kv = Kv (H)
Относительный коэффициент расхода это отношение между моментальным коэффициентом расхода Аv, Kv и условным коэффициентом расхода Аvs, Kvs, заданным производителем.
Относительная расходная характеристика это функциональная зависимость относительного коэффициента расхода Ф от относительного положения затвора регулирующего элемента h, который образован отношением между моментальным ходом арматуры H и ее условным ходом H100
Ф=Ф(h)
2.3.2. Линейная расходная характеристика
Идеальной линейной относительной расходной характеристикой регулирующей арматуры является такая характеристика (см. рис. 2.2, L), в которой одинаковые приросты относительного хода h вызывают одинаковые приросты относительного коэффициента расхода Ф.
Ф=Ф0+mh
где Ф0 - это относительный коэффициент расхода при ходе h = 0, m кривизна характеристики.
Обычно производится линейная расходная характеристика
Ф = 0,0183 + 0,9817.h,
Которая полностью удовлетворяет при теоретическом регулирующем отношении до 50 : 1, см. параграф 2.4.
Линейная характеристика является идеальным инструментом при регулировании технологических процессов, когда рабочая точка колеблется в относительно узкой области длины хода, и если существует более или менее прямая зависимость между процессом управляемой величиной и потоком среды.
2.3.3. Равнопроцентная расходная характеристика
Идеальной равнопроцентной относительной расходной характеристикой регулирующей арматуры является такая характеристика (см. рис.2.2, R), в которой одинаковые приросты относительного хода h вызывают одинаковые процентные приросты относительного коэффициента расхода Ф.
где Ф0 - это относительный коэффициент расхода при ходе h = 0, n - кривизна равнопроцентной характеристики, выраженной в координатах h – lnФ.
Математическое выражение: n=ln(1/Ф0)
При достижении теоретического регулирующего отношения 50:1, см. гл. 2.4., необходимо применить минимальную 4-процентную характеристику согласно соотношению
где n=4
Такая характеристика в регулирующих вентилях применяется чаще всего. Ее математическое выражение
Вид этой кривой изображен на рис. 2.2, где условному ходу, равному 70%, соответствует почти точно 30% расхода. При достижении теоретического регулирующего отношения, например, 100:1, уже требовалось бы применить характеристику с кривизной 5, когда 70% хода соответствуют только 22% расхода.
Рис. 2.2. Характеристики регулирующих клапанов
Чем выше кривизна, тем больше прогиб кривой в линейных координатах.
Равнопроцентная характеристика теоретически подходит как для регулирования при низком авторитете (см. параграф 2.5) клапана, где в реальной системе больше проявляется как падение давления, поставляемого источником при полной производительности, так и там, где имеется высшее влияние гидравлических потерь трубопровода. Оба фактора приводят к снижению доступного (имеющегося в распоряжении) перепада давления на вентиле с возрастающим расходом. В результате этого происходит деформация характеристики вентиля и потеря кривизны кривой в области больших сдвигов.
Например, в 4-% характеристике при авторитете вентиля 0,1 при 70% -ом открытии получаем такое значение расхода, как при линейной характеристике (когда авторитет равен 1), - примерно 70%. Наоборот, при таком же авторитете вентиля у линейной характеристики при 70% хода получаем уже 95% полного расхода это означает практическую потерю регулирующей способности в данной области хода. Здесь в диапазоне хода 50 - 100% и авторитете вентиля а = 0,1 находимся в области 88 - 100% расхода.
Равнопроцентная характеристика с успехом используется в областях, где требуется регулировать в диаметрально противоположных расходных состояниях, где, кроме того, регулируемая величина опосредствована другим техническим оборудованием (например, эквитермная регуляция), которое деформирует зависимость регулируемой величины в процессе от расхода среды через вентиль. Практическим примером может послужить отопительная система в зимнем режиме и переходном периоде вместе с характеристикой подсоединенного теплообменника.
2.3.4. Параболическая расходная характеристика
Следующая характеристика не часто применяемая параболическая расходная характеристика (см.рис.2.2, Р), форму которой можно считать компромиссом между линейной и равнопроцентной характеристиками.
Математическое выражение
где
Ф0 - относительный коэффициент расхода при ходе h = 0,
n кривизна параболической характеристики, выраженной в координатах h2 - Ф.
Соотношение для теоретического регулирующего отношения 50 : 1
Ф = 0,0183 + 0,9817.h2
Преимуществом данной характеристики является компромисс между свойствами линейной и равнопроцентной характеристик, когда требуется осуществлять регулирование при большем количестве состояний, которые не слишком удалены друг от друга, где регулирование в области максимума при помощи равнопроцентной характеристики было бы слишком крутым, а в области минимума, наоборот , не подходила бы излишняя кривизна линейной кривой.
2.3.5. Расходная характеристика LDMspline®
На практике, главным образом в области отопления и кондиционирования, часто используются так называемые модифицированные характеристики, исходящие в принципе из равнопроцентной характеристики, которые могут больше соответствовать характеру регулируемого оборудования, особенно теплообменникам типа вода-вода и элементам на горячий воздух. Такие кривые часто называют модифицированными равнопроцентными характеристиками (EQM), см.рис.2.5.
Характеристика LDMspline® (см.рис 2.2, S) это специально разработанная и оптимизированная форма характеристики для применения в области отопления, а именно, для регулирования с использованием теплообменников типа вода-вода.
Полиномическое выражение для теоретического регулирующего отношения 50 : 1
Преимуществом данной характеристики является более точное регулирование указанных тепловых установок по всей длине хода по сравнению с равнопроцентной характеристикой, и более того, в расчете уже предусмотрена ее рабочая деформация при работе с низшим авторитетом (см. параграф 2.5). Остальные свойства и область применения приближаются к равнопроцентной характеристике, только с той разницей, что здесь акцентируется внимание на способности регулирования в области первых 15 до 50% ходов, что статистически соответствует самому распространенному режиму отопительных систем в переходном периоде.
В предыдущих абзацах были указаны формы нескольких, чаще всех использованных характеристик и целесообразность их применения. Но прежде всего, необходимо уяснить себе тот факт, что более важным для исправной работы вентиля является правильное определение коэффициента расхода Kvs (не завышать размеры), чем идеальная форма его характеристики, так как завышенные размеры вентиля не всегда могут быть компенсированы его характеристикой. (см. параграф 2.5).
2.3.6. Отклонения от формы характеристики
В серийно производимой арматуре стандартами определенны допустимые отклонения от формы расходной характеристики (см. параграф 2.2.6). Определена зона допустимых отклонений от заданного производителем значения (h), которое представляет 
. Далее определенны допустимые отклонения от кривизны расходной характеристики. Толерантная зона расположена между половинным - двукратным уклоном прямой, соединяющей две соседних точки на расходной характеристике от склона прямой, соединяющей эти две точки на заданной кривой.
| Предыдущий параграф | |||||||||||
