Что означает приоритет регулирующего клапана

Технические характеристики регулирующих клапанов

Пропускная способность регулирующего клапана Kvs — значение коэффициента пропускной способности Kvs численно равно расходу воды через клапан в м³/ч с температурой 20°C при котором потери давления на нём составят 1бар. Расчёт пропускной способности регулирующего клапана под конкретные параметры системы вы можете выполнить в разделе сайта Расчёты.

DN регулирующего клапана — номинальный диаметр отверстия в присоединительных патрубках. Значение DN применяется для унификации типоразмеров трубопроводной арматуры. Фактический диаметр отверстия может незначительно отличаться от номинального в большую или меньшую сторону. Альтернативным обозначением номинального диаметра DN, распространённым в странах постсоветского пространства, был условный диаметр Ду регулирующего клапана. Ряд условных проходов DN трубопроводной арматуры регламентирован ГОСТ 28338-89 «Проходы условные (размеры номинальные)».

Динамический диапазон регулирования, это отношение наибольшей пропускной способности регулирующего клапана при полностью открытом затворе (Kvs) к наименьшей пропускной способности (Kv), при которой сохраняется заявленная расходная характеристика. Динамический диапазон регулирования ещё называют регулирующим отношением.

Так, например, динамический диапазон регулирования клапана равный 50:1 при Kvs 100, означает, что клапан может управлять расходом в 2м³/ч, сохраняя зависимости присущие его расходной характеристике.

Большинство регулирующих клапанов обладают динамическими диапазонами регулирования 30:1 и 50:1, но существуют и клапаны с очень хорошими регулирующими свойствами, их диапазон регулирования равен 100:1.

Авторитет регулирующего клапана — характеризует регулирующую способность клапана. Численно значение авторитета равно отношению потерь давления на полностью открытом затворе клапана к потерям давления на регулируемом участке.

Рекомендуется терять на регулирующем клапане с линейной характеристикой не менее 50% располагаемого напора на участке, а на клапане с логарифмической характеристикой не менее 10%.

Расходная характеристика регулирующего клапана отображает зависимость изменения относительного расхода через клапан от изменения относительного хода штока регулирующего клапана при постоянном перепаде давления на нём.

Линейная расходная характеристика — одинаковые приросты относительного хода штока вызывают одинаковые приросты относительного расхода. Регулирующие клапаны с линейной расходной характеристикой применяются в системах, где существует прямая зависимость между управляемой величиной и расходом среды. Регулирующие клапаны с линейной расходной характеристикой идеально подходят для поддержания температуры смеси теплоносителя в тепловых пунктах с зависимым подключением к тепловой сети.

Параболическая расходная характеристика — зависимость относительного прироста расхода от относительного хода штока подчиняется квадратичному закону (проходит по параболе). Регулирующие клапаны с параболической расходной характеристикой применяются как компромисс между клапанами с линейной и равнопроцентной характеристиками.

Источник

Внешний авторитет клапана

Регулирование теплоносителя через клапан зависит как от его про­пускной способности, так и от участка системы, на котором клапан вызы­вает изменение давления теплоносителя. Этот участок называют регули­руемым. Он включает трубопроводы с установленными приборами и оборудованием. За пределами участка перепад давления остается неиз­менным или колеблется не более чем на ±10 %. В системе обеспечения микроклимата таким участком является либо вся система, либо ее часть, в которой автоматически поддерживается постоянный перепад давления. Схематическое изображение регулируемого участка показано на рис. 3.1.

Через регулируемый участок проходит весь теплоноситель либо его часть, на которую воздействует регулирующий клапан. При изменении расхода теплоносителя происходит перераспределение располагаемого давления между конструктивными элементами участка, в том числе и регулирующим клапаном. По мере открывания клапана на нем умень­шается гидравлическое сопротивление, что приводит, в свою очередь, к увеличению перепада давления на остальных элементах участка из-за

увеличения расхода теплоносителя. Когда регулирующий клапан за­крывается, то в остальных элементах участка уменьшается падение дав­ления, поскольку расход стремится к нулю. Все располагаемое давление при этом теряется на клапане. Таким образом, гидравлические характе­ристики элементов участка оказывают влияние друг на друга в процес­се регулирования. Разность давления на клапане не постоянна. Она, как правило, не равна статической разности, по которой его подбирают при проектировании системы.

Потери давления на регулируемом участке обозначены через АР, на терморегуляторе — APj, на регулирующем клапане — ДPv. Отношение потерь давления на максимально открытом терморегуляторе и на максимально открытом регулирующем клапане [20] к максимально воз­можному перепаду давления на регулируемом участке называют соот­ветственно авторитетом терморегулятора и авторитетом регулирую­щего клапана:

Иногда их называют внешними авторитетами [21] либо коэффициен­тами искажения идеальных характеристик [22], либо коэффициентами управления. Во всех случаях физическая суть параметров одинакова. Данные уравнения не совсем удобны для их практического применения, поскольку требуют знания максимального расхода теплоносителя в си­стеме, на клапане и терморегуляторе. В дальнейшем эти уравнения будут преобразованы и основываться на номинальном расходе теплоносителя, который является расчетным параметром при проектировании систем.

Уравнение внешнего авторитета терморегулятора в двухтрубных системах имеет специфическую особенность. Она заключается в том, что авторитет определен с учетом потерь давления, создаваемых дроссе­лем (подробнее см. п. п. 4.2.4.4).

Гидравлический расчет систем по внешнему авторитету нагляден и прост в манипулировании потерями давления при уравновешивании

циркуляционных колец. Однако он не в полной мере отражает проис­ходящие гидравлические процессы. Тем не менее, находит широкое применение в компьютерных расчетах систем обеспечения микрокли­мата. При этом не уделяют должного внимания взаимовлиянию кла­панов на регулируемом участке. Такое упрощение в некоторой мере приемлемо для систем с постоянным гидравлическим режимом. В си­стемах с переменным гидравлическим режимом внешние авторитеты терморегуляторов и регулирующих клапанов изменяются. Происхо­дит искажение их гидравлических характеристик, поэтому для всех клапанов необходимо определять эффективную рабочую область по­терь давления, в которой отклонение параметров системы будет нахо­диться в контролируемых допустимых пределах.

Изменение внешних авторитетов терморегуляторов и регулирую­щих клапанов визуально можно проанализировать по графикам, пока­занным на рис. 3.2. График на рис. 3.2,а характеризует систему обеспе­чения микроклимата в расчетных условиях, при этом отсутствуют ка­кие-либо дополнительные автоматические устройства обеспечения эффективной работы терморегулятора. В процессе частичного закры­вания терморегулятора кривая 3 занимает положение кривой 4 на рис. 3.2,6. Возрастающие потери давления на регулируемом участке и ДРт на терморегуляторе уменьшают соотношение между потерями давления ДPv и соответственно ДPvs на регулирующем клапане и по­терями давления ДР на регулируемом участке. Следовательно, умень­шается авторитет регулирующего клапана.

С некоторым приближением происходит аналогичная работа систе­мы при закрывании части терморегуляторов. Тогда увеличиваются внешние авторитеты у остальных терморегуляторов. Учитывая, что тер­морегуляторы в процессе эксплуатации открываются относительно рас­четного положения кривой 3, могут быть получены противоположные результаты: увеличение внешних авторитетов регулирующих клапанов и уменьшение внешних авторитетов терморегуляторов. Таким образом, внешние авторитеты терморегуляторов и регулирующих клапанов явля­ются непостоянными, так как изменяется не только положение кривой 4, но и изменяется перепад давления на регулируемом участке. Макси­мальный перепад давления при этом может достигать напора насоса ДРн, минимальный — будет характеризовать систему при полностью откры­тых терморегуляторах и находиться между точками пересечения кри­вых 3 и 2 с кривой 5. Некоторого ограничения авторитетов регулирующих клапанов и терморегуляторов в соответствии с графиком на рис. 3.2,в до­стигают установкой перепускных клапанов возле насоса: на байпасе меж­ду подающей и обратной магистралями. Лучшие результаты получают

Таким образом, для создания эффективной работы терморегуляторов, заключающейся в поддержании проектно заданных авторитетов клапа­нов, в системах обеспечения микроклимата необходимо применять допол­нительные автоматические регуляторы как возле насосов, так и на стояках либо горизонтальных приборных ветках. Определение внешних авторите­тов при этом зависит от конкретной схемы. Общим подходом является расчет внешнего авторитета клапана по автоматически поддерживаемому давлению ДР ближайшим к регулируемому участку автоматическим регу­лятором. Наиболее часто встречающиеся схемы представлены на рис. 3.3.

На рис. 3.3,а. е показаны некоторые принципиальные схемы приме­нения автоматических клапанов для поддержания авторитетов термо­регуляторов и регулирующих клапанов на необходимом уровне. Эти схемы применяют для головного насоса, установленного возле котлов, чиллеров и т. д. Выбор конкретной схемы зависит от необходимости поддержания минимального расхода теплоносителя через теплообмен­ное оборудование или насосы.

Схему на рис. 3.3,а с автоматическим перепускным клапаном ис­пользуют для небольших систем с терморегуляторами. Байпас с этим клапаном обеспечивает примерно постоянный расход теплоносителя через теплообменник и насос. Однако такой подход нежелателен для систем, в которых недопустимо повышение температуры теплоноси­теля в обратном трубопроводе, например, при использовании конден­сационных котлов. Основными недостатками схемы являются не­обеспеченность проектных авторитетов клапанов при открывании терморегуляторов и примерная обеспеченность авторитетов при их закрывании (см. п. р. 5.1). Улучшение работы системы происходит при настройке перепускного клапана на 10 % выше перепада давления в точках присоединения байпаса при полностью открытых терморегу­ляторах, поскольку расчетный перепад давления соответствует час­тично открытым терморегуляторам (см. п. п. 4.2.4.2). Окончатель­ную настройку перепускного клапана осуществляют при наладке системы. Внешние авторитеты терморегуляторов и регулирующих клапанов при использовании данной схемы следует определять по максимальному перепаду давления Л. Ртах в точках присоединения пе­репускного клапана (см. рис. 3.2,в). Максимальный расход через пе­репускной клапан устанавливают в зависимости от способа контроля системы: при температурном контроле — зачастую равным 60 % от максимального расхода системы; без температурного контроля — равным максимальному расходу системы.

Схему на рис. 3.3,6 применяют так же, как и предыдущую, в неболь­ших системах с терморегуляторами. Эту схему с постоянным расходом теплоносителя через бойлер называют антиконденсационным байпа­сом. Стабилизатор расхода гарантирует минимальный расход теплоно­сителя через байпас при закрытых терморегуляторах. Данный расход предназначен для срабатывания топливного клапана либо предохрани­тельного клапана контроля температуры высокотемпературных источ­ников теплоты, чтобы предотвратить перегрев теплоносителя от тепло­вой инерции теплообменника. Стабилизатор расхода по сравнению с перепускным клапаном равномернее поддерживает давление в систе­ме, улучшая тем самым работу терморегуляторов. Его, как и перепуск­ной клапан, настраивают на 10 % выше перепада давления в системе при полностью открытых терморегуляторах.

Схему на рис. 3.3,в применяют также для небольших систем. Она обеспечивает примерно постоянный расход теплоносителя через насос и не допускает, в отличие от предыдущих схем, перетоков теплоносите­ля из подающего трубопровода в обратный. Относительно обеспечения стабильности работы терморегуляторов данная схема имеет те же недо­статки, что и схема на рис. 3.3,а.

Схемы на рис. 3.3,г. е предназначены для систем обеспечения мик­роклимата любой сложности. Их выбор так же, как и предыдущих, зави­сит от типа контроля системы. Но во всех случаях применение автома­тических регуляторов перепада давления является наилучшим решени­ем работоспособности системы. При этом параметры эффективного регулирования определяются при проектировании, а не при наладке системы, как с перепускным клапаном.

Автоматическая стабилизация гидравлических параметров тепло­носителя возле насоса не всегда является достаточным условием

Источник

Диапазон регулирования клапанов

Клапан регулирующий — фрагмент трубопроводной запорно-регулирующей арматуры, который служит для контроля за расходом и давлением газа или жидкости в трубопроводе. Он активно применяется в быту и других сферах. Существует несколько видов устройств, которые отличаются конструктивными элементами, типом фиксации, разновидностью запора.

Сферы использования и конструктивные особенности

Используются регулировочные клапаны в бытовых или промышленных системах газового и водоснабжения. Устанавливаются они и на магистральных транспортных трубопроводах, по которым проходит нефть и газ. Регулировка потока осуществляется путем изменения диаметра проходного отверстия. При этом пропускная способность системы увеличивается или уменьшается.

Самым простым является проходной клапан. В его составе присутствуют такие детали:

Стоимость изделия зависит от материала изготовления, типа, размеров и технических характеристик. Цена колеблется в пределах 1000−99000 руб.

Основные характеристики регулирующих клапанов

Определяющими факторами при выборе запорно-регулирующих клапанов являются показатели транспортируемой среды. Кроме того, нужно учитывать конструктивные особенности трубопровода и условия эксплуатации арматуры.

К основным характеристикам регулирующих клапанов относятся:

Важным параметром также является пропускная способность (Kv), которая рассчитывается согласно методике РТМ 108.711.02-79.

На основе полученных данных из предлагаемого ряда подбирается клапан КЗР или КР. При этом пропускная способность арматуры не должна превышать расчетные показатели больше, чем на 10-30%. Иначе в зоне закрытия регулирующие клапаны будут работать с повышенной частотой включений, которая приводит к увеличению отказов, быстрому износу деталей и узлов. Тип пропускной характеристики арматуры определяется профилем плунжера: она может быть линейной или равнопроцентной.

Характеристики регулирующих клапанов производитель указывает в паспорте и на корпусе арматуры. Маркировка выполняется в соответствии с ГОСТ 4666-2015 и располагается:

Схема подачи рабочей среды необходима для правильной установки трубопроводной арматуры и указана на табличке или выполнена с помощью литья на лицевой стороне корпуса. Наружные поверхности клапанов седельных запорно-регулирующих и регулирующих окрашены эмалью НЦ-132, которая образует прочный слой и защищает металл от коррозии. Цвет покрытия соответствует ГОСТ 4666-2015 или подбирается по согласованию с заказчиком.

Принцип действия и достоинства

Шток передает усилие, исходящее от привода, на плунжер. Он опускается и меняет сечение пропускного отверстия. Вследствие этого объем проходящей жидкости или газа внутри трубы увеличивается или уменьшается. Скорость движения рабочей среды, а также давление внутри системы меняется.

Ручной запорно-регулирующий клапан может полностью перекрыть пропускное отверстие. В этом случае показатель давления снижается до нуля. Но это возможно лишь в том случае, если контактирующие узлы полностью герметичны.

Регулирующий вентиль применяется на всех без исключения трубопроводах. Он обладает такими преимуществами:

Клапан имеет повышенную герметичность.

Диапазон регулирования клапанов

Выполняя свою функцию управления потоком вещества или энергии, регулирующий клапан должен обеспечить изменение расхода в заданном диапазоне. Определим параметр расходной характеристики, называемый диапазоном регулирования. Этот параметр определяется отношением максимального расхода через регулирующий клапан к минимальному регулируемому расходу и обозначается символом εр (эпсилон-эр). Понятие «минимальный регулируемый расход» теоретически не определено, однако на практике принято считать минимальным регулируемым расходом расход при ходе затвора клапана, равном 5% от максимального (условного) хода. В соответствии с этим определением для линейной расходной характеристики диапазон регулирования равен 20.

Однако на практике расходная характеристика не бывает линейной. Ее форма определяется двумя факторами:

— формой пропускной характеристики – зависимости пропускной характеристики Кvy от положения (хода) затвора;

— параметром трубопроводной системы, определяемым отношением перепада давления в линии и на регулирующем органе при полностью открытом клапане (обозначим этот параметр символом n ).

Параметр n является характеристикой трубопроводной системы: сколько в нее входит гидравлических сопротивлений (технологические аппараты, прямые участки трубопроводов, местные сопротивления, запорная арматура), кроме регулирующего клапана. Если n = 0, то это значит, что единственны сопротивлением в трубопроводной системе является регулирующий клапан (ситуация довольно редкая, но возможная). Общепринятая практика устанавливает, перепад давления на регулирующем клапане при полном его открытии не должен быть менее 10% от общего перепада давления в системе (это – предел!). Этот предел соответствует n = 9.

Говоря о форме пропускной характеристики, мы имеем в виду ее параметр, называемый минимальной пропускной способностью. Речь идет о пропускной способности, с которой начинается процесс регулирования. И здесь мы опять-таки используем «правило 5%»: минимальная пропускная способность – это пропускная способность при ходе, равном 5% от максимального (условного) хода. Отношение условной пропускной способности Кvy к минимальной пропускной способности называется диапазоном изменения пропускной способности; обозначим этот параметр символом ε (эпсилон). Таким образом, диапазон изменения пропускной способности зависит от формы пропускной характеристики. Для линейной пропускной характеристики ε=20; для равнопроцентной пропускной характеристики принято считать ε=50. Можно применить специальную дроссельную пару с более высоким значением диапазона изменения пропускной способности. Насколько можно увеличить значение этого параметра, зависит от многих факторов (диаметр седла, условный ход), но в общем случае получить значение ε=100 представляется возможным.

Для конкретной трубопроводной системы диапазон регулирования εр зависит от диапазона изменения пропускной способности ε и от отношения перепадов n:

εр = f(ε,n)

Для жидкости, например, это соотношение имеет вид:

Из этого довольно несложного соотношения можно сделать важные выводы:

— Диапазон регулирования εр всегда меньше, чем диапазон изменения пропускной способности ε.

— Диапазон регулирования εр для клапана с равнопроцентной пропускной характеристикой примерно в 2,5 раз больше, чем для клапана с линейной характеристикой.

— Представляется возможным, по крайней мере удвоить диапазон регулирования (по сравнению с равнопроцентной характеристикой), применив регулирующий клапан со специальной пропускной характеристикой.

И, наконец о применении двухседельного клапана в ситуации, когда требуется высокое значение диапазона регулирования. В силу особенности конструкции диапазон изменения пропускной способности для двухседельного клапана не превышает 25 вне зависимости от формы пропускной характеристики. Поэтому при помощи двухседельного регулирующего клапана высокое значение диапазона регулирования достигнуто быть не может.

Классификация устройств

Классифицировать регуляторы можно по нескольким параметрам:

Какой тип клапана будет использован, зависит от сферы его применения, необходимых конструктивных особенностей.

Виды и назначение регулирующих клапанов

Регулирующие клапаны производства САЗ «Авангард» отличаются надежной конструкцией и продолжительным сроком службы, составляющим не менее 10 лет. В зависимости от модели они способны выдержать давление 1,6; 2,5; 4,0 и 6,3 МПа и укомплектованы электрическим или мембранным исполнительным механизмом.

Номенклатура выпускаемой продукции включает следующие виды клапанов:

Трехходовой клапан с электрическим исполнительным механизмом (ЭИМ)
Односедельные и двухходовые модели устанавливаются на прямых участках трубопровода и обеспечивают регулировку параметров рабочей среды, не меняя ее направление.

Односедельный регулирующий клапан с мембранным исполнительным механизмом

Клапаны запорно-регулирующие угловые имеют входной и выходной патрубки, оси которых расположены в перпендикулярных друг другу плоскостях. Они востребованы на участках, где направление течение потока рабочей среды меняется на 90°.

Клапан запорно-регулирующий угловой (КЗРУ) с электрическим исполнительным механизмом

Для изменения расхода рабочей среды, а также для смешивания или разделения потоков предназначены трехходовые регулирующие клапаны. В отличие от односедельных и двухходовых моделей они имеют три патрубка, которые также присоединятся к трубопроводу с помощью фланцев.

В зависимости от назначения трехходовые регулирующие клапаны бывают:

Трехходовой разделительный клапан с закрепленной на корпусе табличкой, где показано разделение потоков
Представленные на рисунке схемы наглядно отражают принцип действия смесительных и разделительных трехходовых клапанов.

Схемы распределения потоков рабочей среды в смесительных и разделительных клапанах

Типы затворов

Задвижка — основной фрагмент изделия, при помощи которого и меняется сечение проходного отверстия. Существуют такие типы затворов: седельный, золотниковый, клеточный, мембранный.

Седельный и клеточный

В конструкции такого приспособления находится седло и плунжер. Последний элемент представляет собой поршень цилиндрической формы, длина которого значительно превышает диаметр. Седло — компонент затвора, который локализуется между проходным отверстием и внутренними узлами изделия.

Как только поршень начинает двигаться через седло, изменяется диаметр проходного отверстия. Существуют одно- и двухседельные клапаны. Первый тип арматуры применяется в трубопроводах малого диаметра.

Клеточное изделие имеет седло, в котором присутствуют радиальные отверстия. С их помощью регулируется расход рабочей среды. Внутри клетки находится цилиндр, который передвигается. Он меняет пропускную способность отверстия. Достоинством изделия является то, что оно позволяет снизить кавитацию, вибрацию и шум.

Мембранный и золотниковый

В мембранном клапане тоже есть седло, но для перекрытия отверстия тут используется гибкая мембрана. Она выполняет несколько функций. Первая из них — контроль и регулировка давления жидкости (газообразного вещества). Вторая функция — защита внутренних узлов запорной арматуры от воздействия агрессивных химических компонентов.

Преимуществом приспособления является высокая надежность и герметичность элементов, которые двигаются. Также мембрана производится из материалов, которые устойчивы к коррозии. Чтобы качество работы клапана не ухудшалось со временем, конструкцию придется дополнительно оснастить позиционерами, при помощи которых контролируется положение штока. Эти элементы позволят предупредить точность регулировки.

Последний тип затвора — золотниковый. Регулировка расхода жидкости или газа в этом случае зависит от того, на какой угол поворачивается задвижка. Чаще всего устройства такого типа используются в сфере энергетики. Золотниковый клапан по принципу действия можно отнести к кранам.

Особенности выбора изделия

Для того чтобы клапан работал эффективно, его нужно правильно выбрать и монтировать. Чтобы покупка оказалась правильной, нужно учитывать такие параметры:

Размер корпуса и диаметр патрубков должен совпадать с размером трубопровода.

Регулирующий клапан — обязательный элемент запорной арматуры. Он позволяет снизить расход жидкого теплоносителя или газообразного вещества. В случае поломки трубопровода запорный элемент позволит остановить только определенную часть системы для ремонта.

Источник