| Предыдущий параграф | |||||||||||
2.9. Расчет регулирующих клапанов
При расчете регулирующих клапанов необходимо рассмотреть все основные характеристики и свойстваклапана. Это касается главных вопросов выбора материала корпуса, материала сальника, определения условного давления и присоединительных размеров.
Процесс выбора такой же, как и у обычных запорных клапанов.
Кроме того, для регулирующей арматуры нужно подобрать соответствующую дроссельную систему с учетом перепада давления и других условий расхода среды через клапан (кавитация, испарение среды, абразивные включения, течение сжимаемых сред при сверхкритическом перепаде давления и т. д.), а также привод, который в определенной степени влияет на исполнение клапана (разгруженный, неразгруженный, прямой, реверсивный). Вышеназванное является главным критерием для выбора конструктивного исполнения клапана.
Сделав выбор, можем уделить внимание расчету регулирующих свойств клапана.
Основной функцией регулирующей арматуры является регулирование расхода или потери давления в трубопроводной системе до заданного значения посредством переменного коэффициента расхода. Регулирующая арматура в отрегулированной системе в действительности показывает не то значение коэффициента расхода Kvs, на которое была рассчитана, а такое моментальное значение коэффициента расхода или потерь, которое установлено регулятором после достижения требуемого регулируемого значения. Это значит , что в конкретный момент находится значение коэффициента расхода между нулем (положение закрыто) и условным значением (полностью открыто). Плавность и тонкость регулирования заданы положением рабочей точки на регулирующей характеристике управляемого процесса, значит , как было указано выше, в значительной степени зависят от моментального положения рабочей точки на расходной характеристике регулирующей арматуры и всей системы (значительное влияние авторитета).
Рабочая кривая потребителя протекающей среды, следовательно, зависимость регулируемой величины от расхода среды через потребитель, определяет положение рабочей точки на расходной характеристике системы. В случае если не существуют точной зависимости, целесообразно определить, как минимум, три основных рабочих состояния при максимальном, номинальном и минимальном расходе среды. Гидравлические потери давления всей трубопроводной сети, вычтенные из моментальной доступной разности давления на источнике, определяют при данном отборе доступное давление на регулирующем клапане, которое будет этим клапаном переработано. Необходимо подчеркнуть, что гидравлическая потеря трубопроводной системы не постоянная, а квадратически зависимая от расхода среды через эту систему. Следует иметь в виду, что характеристика источника тоже непостоянная, но, благодаря внутреннему сопротивлению источника, падает доступный перепад давления на источнике (высота напора насоса и т. д.). Исходя из вышесказанного, необходимо уделить большое внимание определению доступного давления p на регулирующем клапане.
В каждом из трех состояний будет другой перепад давления на клапане, поэтому для каждого из них нужно отдельно рассчитать Kv коэффициент клапана. И только после обсуждения всех результатов расчетов можем выбрать Kvs коэффициент клапана. Но предварительно следует ответить на вопросы:
- Действительно ли требуется вычисленный максимальный расход через клапан?
- Есть ли необходимость в этом состоянии еще регулировать (повышать расход в зависимости от других регулирующих параметров)?
- Что случится , если не будет достигнуто требуемого расхода?
- Где находится рабочая точка (ход при выбранной характеристике) клапана при регулировании условного расхода?
- Где располагается рабочая точка клапана при регулировании минимального количества?
- Реально ли регулировать одним клапаном максимальный и минимальный расход?
- Что случится, если не буду способен регулировать минимальное количество?
- Что лучше - недостижение максимального или минимального расходов?
Несмотря на то, что предыдущие вопросы могут показаться опытным проектантам само собой разумеющимися, полезно их задать, т. к. в них содержится не только расчет при условных значениях, но и реальное рабочее состояние при частичной загрузке, которое на практике создает проблемы, касающиеся качества регулирования, особенно в горячеводных установках.
И только теперь можем выбрать значение Kvs. В случае необходимости достижения максимального расхода рекомендуем повысить данное значение на 25 до 30%, что включает в себя как возможное отрицательное отклонение максимального Kv значения от Kvs (-10%), так и деформацию расходной характеристики (гидравлические потери и падение давления источника, засорение фильтра, авторитет вентиля). Повышение значения Kvs необходимо в случаях, особенно в технологических процессах, когда требуется от оборудования определенная способность выдерживать перегрузки.
В реальной практике в отоплении, наоборот, чаще рекомендуется выбирать Kvs значение ближайшее низшее, так как нередко не проводятся ни тепловые, ни гидравлические расчеты, напорные и расходные отношения, к сожалению, отгадываются, причем здесь проявляется тенденция подстраховки. Если первое завышение размеров отопительной системы начинается при расчетах тепловых потерь, продолжается при выборе теплоотдающей поверхности, трубопроводной сети, заканчивается источником тепла, то не удивительно, что процентное завышение отопительной системы бывает довольно высоким. Кроме того, большее влияние на изменение мощности оказывает температура подачи или температурный градиент, чем расход. Поэтому вышеупомянутая подстраховка оказывается лишней. После выбора Kvs желательно проконтролировать регулирующий диапазон клапана. Если отношение Kvs/Kvs min
приближается или даже превышает значение теоретического регулирующего отношения клапана, следует задуматься, как избежать проблемы с регулированием минимального количества. Прежде всего, следует установить, существует ли возможность повышения авторитета клапана. Существуют две возможности: повысить давление источника в области полной мощности или снизить гидравлические потери на трубопроводной трассе. При отсутствии таких возможностей следует использовать более качественный вентиль с высшим регулирующим отношением (при наличии) или решить регулирование минимального количества при помощи меньшего клапан, параллельно присоединенного к главному клапану (параллельно включенные клапана).
О критериях выбора расходной характеристики уже упоминалось раньше. Прежде всего, необходимо позаботиться, чтобы регуляция работала хорошо и в полном диапазоне, т. е., чтобы регулирующая характеристика всего управляемого процесса приближалась к идеальной линейной зависимости. Если это невозможно, следует выбрать приоритетное рабочее состояние. Линейная характеристика больше подходит для области высших - относительных расходов и при высоком авторитете клапана, равнопроцентную характеристику, наоборот, целесообразно использовать там, где требуется хорошая чувствительность регулирования при малых относительных расходах и при низшем авторитете клапана. Параболическая зависимость представляет собой компромисс между обеими вышеуказанными характеристиками. Характеристика LDMspline -это оптимизированный (форма соответствует статистически чаще всего характеристике теплообменника типа вода-вода) вариант, выведенный из равнопроцентной характеристики, с той разницей, что содержит в себе деформацию расходной кривой и по сравнению с равнопроцентной характеристикой имеет высшую чувствительность в начале и конце хода.
| Предыдущий параграф | |||||||||||
