Obliczenia i Dobór Zaworu Regulacyjnego
PRZYKŁAD
Metodologia obliczeń zaworu regulacyjnego
Dwudrogowe zawory regulacyjne mają szerokie zastosowanie w systemach inżynieryjnych, a najczęściej są używane jako regulatory dla systemów grzewczych, wentylacyjnych lub ciepłej wody użytkowej, współpracując z kontrolerem i czujnikami temperatury.
Niezależnie od zadania, obliczenia zaworu regulacyjnego sprowadzają się do określenia jego współczynnika przepływu, przy którym dla określonego przepływu nośnika ciepła zostanie zdławiony określony nadmiar ciśnienia. Oprócz zgodności z przepustowością, dobrany zawór regulacyjny powinien zostać sprawdzony pod kątem możliwości wystąpienia kawitacji i generowania hałasu ze względu na dużą prędkość przepływu wody przez zawór.
Zawór regulacyjny jest niezbędny głównie do regulacji, dlatego powinien być dobrany w taki sposób, aby maksymalnie zbliżyć zależność zmiennej regulowanej od ruchu trzpienia do liniowej, uwzględniając jednocześnie takie parametry jak charakterystyka regulacyjna zaworu oraz autorytet zaworu regulacyjnego.
Obliczenia przepustowości zaworu regulacyjnego
Zależność spadku ciśnienia od przepływu przez zawór regulacyjny nazywa się współczynnikiem przepływu - Kvs.
Kvs - współczynnik przepływu jest liczbowo równy przepływowi w m³/h przez całkowicie otwarty zawór regulacyjny, przy którym spadek ciśnienia na nim wynosi 1 bar.
Kv - to samo, dla częściowego otwarcia zaworu.
Wiedząc, że przy zmianie przepływu n-krotnie, spadek ciśnienia na zaworze zmienia się n² razy, łatwo jest określić potrzebny Kv zaworu regulacyjnego, podstawiając obliczony przepływ i nadmiar ciśnienia do równania.
Niektórzy producenci zalecają wybór zaworu regulacyjnego o najbliższej wyższej wartości Kvs w porównaniu do obliczonej wartości Kv. Taki sposób wyboru pozwala na bardziej precyzyjną regulację przepływu poniżej obliczonej wartości, ale nie pozwala na zwiększenie przepływu powyżej zadanej wartości, co często jest konieczne. Nie krytykujemy tego podejścia, ale zalecamy wybór zaworu regulacyjnego dwudrogowego w taki sposób, aby wymagany współczynnik przepływu mieścił się w zakresie 50-80% skoku trzpienia. Zawór regulacyjny zaprojektowany w ten sposób będzie w stanie precyzyjnie zmniejszyć przepływ i nieco go zwiększyć.
Algorytm obliczeniowy podaje listę zaworów regulacyjnych, dla których wymagana wartość Kv mieści się w zakresie skoku trzpienia od 50 do 80%.
W wynikach doboru podano procent otwarcia zaworu regulacyjnego, przy którym nadmiar ciśnienia przy określonym przepływie jest dławiony. Podane wartości procentowe uwzględniają krzywiznę charakterystyki regulacyjnej zaworu oraz jej zmianę z powodu odchylenia autorytetu od 1.
Dobór charakterystyki regulacyjnej zaworu
Charakterystyka regulacyjna zaworu odzwierciedla zależność zmiany przepływu przez zawór od zmiany skoku trzpienia przy stałym spadku ciśnienia na nim.
Zawory o charakterystyce liniowej zaleca się stosować w systemach, gdzie zmiana wielkości regulowanej zależy liniowo od przepływu. Mogą być stosowane jako zawory regulatorów stałego przepływu oraz do regulacji temperatury mieszanki w węzłach cieplnych systemów grzewczych z zależnym połączeniem z siecią ciepłowniczą.
Zawory o charakterystyce logarytmicznej (równo-procentowej) zaleca się stosować w systemach, gdzie zmiana wielkości regulowanej nie zależy liniowo od przepływu, na przykład w systemach z wymiennikiem ciepła lub chłodnicą.
Głównym zadaniem przy doborze zaworu regulacyjnego jest stworzenie liniowej zależności między siłą regulacyjną a zmianą regulowanej wielkości, dlatego przy wyborze charakterystyki regulacyjnej należy uwzględnić jej zmianę wynikającą z odchylenia autorytetu zaworu od jedności.
Dobór siłownika zaworu regulacyjnego
Siłownik elektryczny dobierany jest na podstawie wcześniej wybranego zaworu regulacyjnego. Zaleca się wybór siłowników elektrycznych z listy kompatybilnych urządzeń podanych w specyfikacjach zaworu.
- Węzły łączeniowe siłownika i zaworu muszą być kompatybilne.
- Skok trzpienia siłownika musi być większy lub równy skokowi trzpienia zaworu.
- W zależności od bezwładności systemu regulowanego należy stosować siłowniki o różnej szybkości działania.
- Maksymalna różnica ciśnień na zaworze, przy której siłownik może go zamknąć, zależy od siły zamykającej siłownika.
- Napięcie zasilania i sygnał sterujący siłownika muszą odpowiadać napięciu zasilania i sygnałowi sterującemu kontrolera.
Obliczenia zaworu regulacyjnego na występowanie kawitacji
Kawitacja to powstawanie pęcherzyków pary w strumieniu wody, które pojawiają się, gdy ciśnienie w strumieniu spada poniżej ciśnienia nasycenia pary wodnej. Efekt wzrostu prędkości przepływu i spadku ciśnienia, który występuje przy zwężeniu obszaru przepływu, opisuje równanie Bernoulliego. Obszar przepływu zaworu regulacyjnego jest takim zwężeniem, w którym ciśnienie może spaść do poziomu ciśnienia nasycenia, i jest najbardziej prawdopodobnym miejscem powstawania kawitacji. Pęcherzyki pary są niestabilne, pojawiają się nagle i równie szybko zanikają, co powoduje erozję metalu zaworu, prowadząc do przedwczesnego zużycia. Oprócz zużycia kawitacja powoduje wzrost hałasu podczas pracy zaworu.
Główne czynniki wpływające na kawitację:
- Temperatura wody - im wyższa, tym większe prawdopodobieństwo kawitacji.
- Ciśnienie wody - przed zaworem regulacyjnym, im wyższe, tym mniejsze prawdopodobieństwo kawitacji.
- Dopuszczalna strata ciśnienia - im wyższa, tym większe prawdopodobieństwo kawitacji. Warto zauważyć, że w położeniu bliskim zamknięcia, spadek ciśnienia na zaworze dąży do nadmiaru ciśnienia na regulowanym odcinku.
- Charakterystyka kawitacyjna zaworu regulacyjnego - zależy od cech elementu dławikowego zaworu. Współczynnik kawitacji jest różny dla różnych typów zaworów regulacyjnych i powinien być podany w ich specyfikacjach technicznych. Jednakże, ponieważ większość producentów nie podaje tej wartości, algorytm obliczeniowy obejmuje zakres najbardziej prawdopodobnych współczynników kawitacji.
Po sprawdzeniu kawitacji mogą zostać podane następujące wyniki:
- 'Brak' - kawitacja na pewno się nie pojawi.
- 'Możliwa' - kawitacja może wystąpić w przypadku niektórych konstrukcji zaworów, zaleca się zmianę jednego z wyżej wymienionych czynników.
- 'Obecna' - kawitacja na pewno wystąpi, zmień jeden z czynników wpływających na kawitację.
Obliczenia zaworu regulacyjnego na generowanie hałasu
Wysoka prędkość przepływu w rurze wlotowej zaworu regulacyjnego może powodować wysoki poziom hałasu. W większości pomieszczeń, w których zainstalowane są zawory regulacyjne, dopuszczalny poziom hałasu wynosi 35-40 dB (A), co odpowiada prędkości przepływu wynoszącej około 3 m/s w rurze wlotowej zaworu. Dlatego, wybierając zawór regulacyjny, zaleca się, aby nie przekraczać tej prędkości.
pytanie : komentarz : opinia
Obliczenia sprzętu online
