Розрахунок та Підбір Регулюючого клапана
ПРИКЛАД
Методика розрахунку регулюючого клапана
Двохходові регулюючі клапани в інженерних системах мають безліч застосувань, найбільш поширеним з них є використання в комплекті з контролером та датчиками температури, як регулятор для системи опалення, вентиляції чи гарячого водопостачання.
Незалежно від поставленого завдання, розрахунок регулюючого клапана сводиться до визначення його пропускної здатності, при якій на заданій витраті теплоносія буде дросельовано заданий тиск. Окрім відповідності за пропускною здатністю, підібраний регулюючий клапан треба перевірити на можливість виникнення кавітації та шумоутворення через високу швидкість течії води через нього.
Регулюючий клапан необхідний, передусім, для регулювання, тому підбиратися він повинен таким чином, щоб максимально наблизити залежність регульованої величини від ходу штока до лінійної, при цьому слід враховувати важливість таких параметрів, як регулююча характеристика клапана та авторитет регулюючого клапана.
Розрахунок пропускної здатності Регулюючого клапана
Залежність втрат тиску від витрати через регулюючий клапан називається пропускною здатністю - Kvs.
Kvs - пропускна здатність числово дорівнює витраті у м³/год, через повністю відкритий регулюючий клапан, при якій втрати тиску на ньому дорівнюють 1 бар.
Kv - те ж саме, при частковому відкритті затвора клапана.
Знаючи, що при зміні витрати в n разів втрати тиску на клапані змінюються в n² разів, нескладно визначити потрібний Kv регулюючого клапана, підставивши в рівняння розрахункову витрату та надлишок тиску.
Деякі виробники рекомендують обирати регулюючий клапан з найближчим більшим значенням Kvs від отриманого значення Kv. Такий підхід вибору дозволяє з більшою точністю регулювати потік теплоносія нижче заданого при розрахунку, але не дає можливості збільшити витртау теплоносія вище заданого значення, яке досить часто доводиться перевищувати. Ми не критикуємо описаний вище метод, але рекомендуємо підбирати двохходовий регулюючий клапан таким чином, щоб потрібне значення пропускної здатності знаходилося в діапазоні від 50 до 80% ходу штока. Регулюючий клапан, розрахований таким чином, зможе з достатньою точністю як зменшити протік відносно заданого, так і дещо збільшити його.
Описаний алгоритм розрахунку виводить список регулюючих клапанів, для яких потрібне значення Kv потрапляє в діапазон ходу штока від 50 до 80%.
У результатах підбору наведено відсоток відкриття затвора регулюючого клапана, за якого дросселюється заданий надлишковий тиск на заданій витраті. Наведені значення відсотка відкриття враховують кривизну регулюючих характеристики клапана та її зміну через відхилення авторитету від 1.
Підбір регулюючої характеристики клапана
Регулююча характеристика клапана відображає залежність зміни відносної витрати через клапан від зміни відносного ходу штока за постійного перепаду тиску на ньому.
Клапани з лінійною регулюючою характеристикою рекомендується застосовувати для систем, у яких зміна регульованої величини лінійно залежить від протоку, вони можуть використовуватися як клапани регуляторів підтримуючих постійний протік та для регулювання температури суміші в теплових пунктах систем опалення з залежним приєднанням до теплової мережі.
Клапани з логарифмічною (рівнопроцентною) регулюючою характеристикою рекомендується застосовувати в системах, де зміна регульованої величини не лінійно залежить від протоку, і в системах з низьким авторитетом регулюючого клапана. Регулятори з рівнопроцентною характеристикою ідеально підходять для регулювання теплообміну теплообмінників незалежних систем опалення та систем гарячого водопостачання зі швидкісними теплообмінними апаратами. При авторитеті регулюючого клапана 0,1-0,3 логарифмічна характеристика змінюється настільки, що регулювання відбувається практично по лінійному закону (лінійна характеристика).
Основною задачею підбору регулюючого клапана є створення лінійної залежності між регулюючим впливом та зміною регульованої величини, тому при виборі регулюючої характеристики слід враховувати її зміну через відхилення авторитету клапана від одиниці.
Підбір приводу регулюючого клапана
Електропривід підбирається під попередньо обраний регулюючий клапан. Рекомендується обирати електричні приводи зі списку сумісних пристроїв, зазначених у характеристиках клапана.
- Вузли з'єднання приводу та клапана повинні бути сумісні.
- Хід штока електроприводу повинен бути не меншим за хід штока клапана.
- Залежно від інерційності регульованої системи слід застосовувати приводи з різною швидкістю дії.
- Максимальна різниця тиску на клапані, при якій привід зможе його закрити, залежить від зусиль закриття приводу.
- Напруга живлення та керуючий сигнал приводу повинні відповідати напрузі живлення та керуючому сигналу контролера.
Розрахунок регулюючого клапана на можливість виникнення кавітації
Кавітація – утворення бульбашок пару у потоці води, що виявляється при зниженні тиску у потоці нижче тиску насичення водяної пари. Ефект збільшення швидкості потоку та зниження тиску, що виникає при звуженні прохідного перерізу, описується рівнянням Бернуллі. Прохідний переріз регулюючого клапана є саме таким звуженням, тиск в якому може опуститися до тиску насичення, та є місцем найбільш ймовірного утворення кавітації. Бульбашки пару нестабільні, вони різко з'являються та так само різко згортаються, це призводить до виїдання частинок металу з клапану, що неодмінно стане причиною його передчасного зношування. Крім зношування, кавітація призводить до підвищення шуму при роботі клапана.
Основні фактори, що впливають на виникнення кавітації:
- Температура води – чим вона вища, тим більша ймовірність виникнення кавітації.
- Тиск води – перед регулюючим клапаном, чим він вищий, тим менша ймовірність виникнення кавітації.
- Допустимі втрати тиску - чим вони вищі, тим більша ймовірність виникнення кавітації. Тут слід зауважити, що в положенні затвора близькому до закриття, втрата тиску на клапані прагне до надлишкового тиску на регульованій ділянці.
- Кавітаційна характеристика регулюючого клапана - визначається особливостями дроселюючого елемента клапана. Коефіцієнт кавітації різний для різних типів регулюючих клапанів і повинен вказуватись в їх технічних характеристиках, але так, як більшість виробників не вказують це значення, в алгоритм розрахунку вбудований діапазон найбільш ймовірних коефіцієнтів кавітації.
Після перевірки на кавітацію може бути надано наступний результат:
- «Немає» - кавітації точно не буде.
- «Можлива» - на клапанах деяких конструкцій можливе виникнення кавітації, рекомендується змінити один з вищезгаданих факторів впливу.
- «Є» - кавітація точно буде, змініть один з факторів, що впливають на виникнення кавітації.
Розрахунок регулюючого клапана на виникнення шуму
Висока швидкість потоку у вхідному патрубку регулюючого клапана може стати причиною високого рівня шуму. Для більшості приміщень, в яких встановлюються регулюючі клапани, допустимий рівень шуму складає 35-40 дБ (A), що відповідає швидкості у вхідному патрубку клапана приблизно 3 м/с. Тому при виборі регулюючого клапана рекомендується не перевищувати вищезазначеної швидкості.
питання : коментар : відгук
Online Розрахунки обладнання
