Расчет основных характеристик

Лабораторная работа № 3

Расчет ПРОПУСКНОЙ СПОСОБНОСТИ РЕГУЛИРУЮЩЕГО КЛАПАНА

Цель работы заключается в расчете пропускной способности (K_vs) регулирующего клапана и сравнении ее с паспортными характеристиками.

Общие сведения

Kv (K_vs) клапана - характеристика пропускной способности клапана, есть условный объемный расход воды через полностью открытый клапан, м³/час при перепаде давлений 1 Бар при нормальных условиях. Указанная величина является основной характеристикой клапана.

Регулирующие клапаны (рис. 1) находят широкое применение в различных отраслях промышленности. Вне зависимости от того, используется ли клапан как простой регулятор температуры или как часть сложной системы автоматического управления технологическим процессом (АСУТП), его подбор является важной технической задачей.

Рис. 1. Регулирующий проходной клапан

Принцип подбора клапанов – общий для всех исполнительных механизмов регулирующих устройств (регуляторов температуры и давления прямого действия, регулирующих клапанов с электроприводами). Он также может использоваться при выборе балансировочной, подпиточной (соленоидных клапанов) и другой трубопроводной арматуры.

Правильный подбор регулирующего клапана позволяет не только добиться наибольшей точности регулирования, но и избежать таких проблем, как высокий уровень шума или эрозионный износ (возникновение кавитации, гидравлических ударов).

Пропускная способность
При выборе клапана его K_vs должна быть равна или близка значению требуемой пропускной способности K_v^тр:

Требуемая пропускная способность определяется в зависимости от расчетного расхода теплоносителя через клапан и от фактического перепада давлений на нем.
Так, в некоторых случаях пропускная способность клапана может полностью соответствовать решаемой задаче, однако во избежание высокого уровня шума должен выбираться клапан с большим номинальным диаметром.

Необходимость увязывать между собой часто взаимоисключающие требования делает подбор регулирующего клапана не такой простой задачей. Выбор клапана, как с недостаточной пропускной способностью, так и с чрезмерным запасом может привести к серьезным проблемам.

Выбор клапана с завышенным D _у :

Выбор клапана со слишком большой пропускной способностью приведёт к тому, что он не сможет обеспечить необходимую точность регулирования. Это связано с тем, что перемещение штока клапана, необходимое для регулирования будет мало по сравнению с полным ходом штока клапана.

Подобные ошибки могут привести к нестабильности системы регулирования и преждевременному выходу из строя как клапана, так и его привода.

Этих ошибок можно избежать, если выбирать регулирующий клапан таким образом, чтобы перепад давления на полностью открытом клапане был максимально возможным для данной задачи при максимальном расходе теплоносителя. На практике это означает, что клапан подбирается на критический перепад давления.

К сожалению, задача осложняется тем, что не всегда возможно определить максимально допустимое падение давления на регулирующем клапане. Примером подобных случаев может служить выбор регулирующего клапана для поддержания заданной температуры нагреваемой среды в теплообменном аппарате.

Выбор клапана заниженного D _у :

Очевидно, что при выборе регулирующего клапана с заниженной пропускной способностью клапан не сможет обеспечить требуемого расхода теплоносителя при заданном перепаде давления. В результате температура и давление теплоносителя за клапаном окажутся ниже, чем это требуется для нормального протекания технологических процессов.

На что необходимо обратить внимание при подборе клапана:

Шум является важным параметром, на который стоит обратить внимание при выборе регулирующего клапана. Клапан должен выбираться таким образом, чтобы скорость истечения пара на выходе регулирующего клапана не превышала 0,3 скорости звука. Часто этот параметр превышается из-за того, что номинальный диаметр выбранного клапана слишком мал при достаточной пропускной способности седла.

Высокие скорости движения пара в клапане часто приводят к эрозионному разрушению корпуса клапана, особенно если пар влажный. Одним из наиболее эффективных способов борьбы с этим является установка перед регулирующим клапаном сепаратора пара, который удаляет содержащиеся в паре капли влаги и обеспечивает необходимую сухость пара на входе в клапан.

Вот некоторые моменты, на которые необходимо обратить внимание:
1) Репутация производителя.
2) Ремонтопригодность клапана.
3) Возможность осуществления ремонта и обслуживания клапана без его демонтажа с трубопровода и применения специального инструмента.
4) Возможность при необходимости изменить характеристику клапана или его пропускную способность.
5) Необходимость установки позиционеров для упрощения настройки регулирующих клапанов во время запуска в работу и повышения точности всей системы регулирования.

Рис. 2. Определение основных параметров для расчета на участке с регулирующим проходным клапаном.

Расчет основных характеристик

Требуемая пропускная способность:

- расчетный расход жидкости, м³/час

- перепад давления на полностью открытом клапане, бар При определении требуемой пропускной способности регулирующего клапана для систем отопления расчетный расход теплоносителя G_p определяется по их тепловой нагрузке Q _о и температурному перепаду (Т₁-Т₂) в контуре, где установлен клапан:

При подборе клапана рассчитывается значение K_v_s, затем округляется в большую сторону до ближайшего значения соответствующего паспортной характеристике (K_v_s) клапана. Регулирующие клапаны выпускают, как правило, с величинами K_vs, возрастающими в геометрической прогрессии (ряды Рейнарда):

K_vs: 1.0, 1.6, 2.5, 4.0, 6.3, 10, 16 …

Выбор расчетного перепада давлений на регулирующих клапанах – наиболее сложно решаемая проблема.

Если расход теплоносителя через клапан задан однозначно, то перепадом давлений на нем можно варьировать. От принятого перепада давлений зависит не только калибр клапана, но также работоспособность и долговечность регулирующего устройства, бесшумность его функционирования, качество регулирования.

Для обеспечения качественного процесса регулирования и долговечной работы регулирующего клапана перепад давлений на нем должен быть больше или равен половине перепада давлений на регулируемом участке.

Регулируемый участок – это часть трубопроводной сети (рис. 3) с теплоиспользующей установкой, где расположен клапан, между точками со стабилизированным перепадом давлений или при его колебаниях в пределах

Рис. 3. Выбор перепада давлений на регулирующем клапане.

Таблица 1

Измеренные величины

		Q , кВт	G _р, т/час	Р₁, кгс/см²	Р₂, кгс/см²	K_vs^тр, м³/ч	K_vs , м³/ч

Контрольные вопросы.

1. Что такое пропускная способность клапана? Почему это характеристика является важной при подборе регулирующего клапана?

2. Что такое предельно допустимый перепад давлений на регулирующем клапане? От чего он зависит?

3. Что происходит при выборе регулирующего клапана с завышенным или заниженным D _у?

4. Что такое кавитация? Когда можно осуществлять проверку клапана на возникновение кавитации?

Доп. литература

1. Клапаны регулирующие седельные проходные VM2, VB2

2. Пособие. Каталог Danfoss. Применение средств автоматизации Danfoss в тепловых пунктах систем централизованного теплоснабжения зданий.

Дата добавления: 2020-04-08; просмотров: 315; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

Мы поможем в написании ваших работ!